圧電素子駆動回路および流体噴射装置
【課題】少ない記憶容量でも複数種類の駆動信号を出力することが可能で、しかも高い駆
動周波数で圧電素子を駆動可能とする。
【解決手段】第１の電圧と第２の電圧との間で往復する基準電圧波形を、スイッチを介し
て圧電素子に供給する。スイッチを接続状態（ＯＮ）とすれば基準電圧波形が圧電素子に
印加され、スイッチを切断状態（ＯＦＦ）とすれば、ＯＦＦにした時の電圧が印加され続
ける。従って、基準電圧波形の増減に合わせてスイッチを切り換えるだけで種々の駆動信
号を印加可能となり、複数種類の駆動信号を記憶しておく必要がない。また、基準電圧波
形の電圧が目的の電圧になったら直ちに駆動信号の印加を開始できる。従来のように、印
加しようとする駆動信号を供給されるまで、圧電素子の駆動開始を待つ必要がない。この
ため、圧電素子の駆動周波数を高くすることもできる。
動周波数で圧電素子を駆動可能とする。
【解決手段】第１の電圧と第２の電圧との間で往復する基準電圧波形を、スイッチを介し
て圧電素子に供給する。スイッチを接続状態（ＯＮ）とすれば基準電圧波形が圧電素子に
印加され、スイッチを切断状態（ＯＦＦ）とすれば、ＯＦＦにした時の電圧が印加され続
ける。従って、基準電圧波形の増減に合わせてスイッチを切り換えるだけで種々の駆動信
号を印加可能となり、複数種類の駆動信号を記憶しておく必要がない。また、基準電圧波
形の電圧が目的の電圧になったら直ちに駆動信号の印加を開始できる。従来のように、印
加しようとする駆動信号を供給されるまで、圧電素子の駆動開始を待つ必要がない。この
ため、圧電素子の駆動周波数を高くすることもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動信号を印加して圧電素子を駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インクジェットプリンターなどのように、容量性負荷である圧電素子に駆動信
号を印加することによって、インクなどの流体を噴射する流体噴射装置が知られている。
この流体噴射装置には駆動回路が搭載されており、駆動回路で生成した駆動信号を印加す
ることによって圧電素子を駆動している。また、圧電素子は印加される電圧に応じて伸縮
するから、圧電素子に印加する駆動信号を切り換えれば、流体の噴射態様（たとえば噴射
量など）を切り換えることが可能である。
【０００３】
そこで、複数種類の駆動信号（たとえば、駆動信号Ａ，Ｂ，Ｃ）を順番に繰り返して出
力しておき、圧電素子の側で選択する駆動信号を切り換えることによって、流体の噴射量
を切り換えるようにした技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８１０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、提案の技術では、複数種類の駆動信号を予め記憶しておかなければならないの
で、駆動回路の側に大きな記憶容量が必要になると言う問題がある。また、駆動回路から
は複数種類の駆動信号が順番に出力されているので、ある種類の駆動信号（たとえば駆動
信号Ａ）を選択する場合でも、他の種類の駆動信号（たとえば駆動信号Ｂ，Ｃ）が出力さ
れている間は、目的とする駆動信号（駆動信号Ａ）を選択することができない。このため
、時間あたりの圧電素子の駆動回数を多くすること（圧電素子の駆動周波数を上げること
）が難しいと言う問題もある。
【０００６】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、
大きな記憶容量がなくても複数種類の駆動信号を出力することが可能で、しかも圧電素子
の駆動周波数を上げることも可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の圧電素子駆動回路は次の
構成を採用した。すなわち、本発明の圧電素子駆動回路は、
圧電素子を用いて流体室を変形させて該流体室の内部の流体を噴射する流体噴射装置に
用いられ、該圧電素子に駆動信号を印加する圧電素子駆動回路であって、
第１の電圧から、該第１の電圧よりも高い第２の電圧まで増加した後、該第２の電圧か
ら該第１の電圧まで減少する基準電圧波形を、所定の繰返周期で発生する基準電圧波形発
生手段と、
前記基準電圧波形発生手段と前記圧電素子との間に設けられて、該基準電圧波形発生手
段と該圧電素子とが電気的に接続された接続状態と、電気的に切断された切断状態とに切
り換えるスイッチと、
前記基準電圧波形の電圧の増減に合わせて前記スイッチを前記接続状態と前記切断状態
とに切り換えることによって、前記圧電素子に前記駆動信号を印加するスイッチ制御手段
と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
このような構成を有する本発明の圧電素子駆動回路においては、基準電圧波形発生手段
と圧電素子との間にスイッチが設けられており、このスイッチを接続状態としている間は
、基準電圧波形の電圧が圧電素子に印加される。また、圧電素子はいわゆる容量性の電気
負荷（容量性負荷）であるため、スイッチが切断状態の間は、スイッチを切断状態とした
ときに印加されていた電圧がそのまま印加された状態となる。そして、基準電圧波形発生
手段からは、所定の第１の電圧と所定の第２の電圧との間を何度も往復するような電圧波
形が出力されているから、基準電圧波形の電圧が所望の電圧になったときにスイッチを接
続状態とし、その後、基準電圧波形の電圧が次の所望の電圧になったときにスイッチを切
断状態とすることを繰り返せば、適切な駆動信号を圧電素子に印加することができる。
【０００９】
そして、このようにして駆動信号を印加することとすれば、同じ基準電圧波形を繰り返
し出力しておき、単にスイッチを接続状態あるいは切断状態とするタイミングを異ならせ
るだけで、種々の駆動信号を印加することができる。このため、圧電素子に複数種類の駆
動信号を印加する場合でも、それら複数種類の駆動信号を予め記憶しておく必要がない。
その結果、圧電素子駆動回路の記憶容量を増やさなくても、多くの異なる駆動信号を印加
することが可能となる。
【００１０】
加えて、基準電圧波形は所定の繰返周期で出力されており、基準電圧波形の電圧が所望
の電圧になれば、直ちに圧電素子に対して駆動信号の印加を開始することができる。換言
すれば、従来の技術のように、圧電素子に印加しようとする目的の駆動信号を供給される
まで、圧電素子の駆動を待つ必要がない。このため、圧電素子の駆動周波数を高くするこ
とも可能となる。
【００１１】
また、上述した本発明の圧電素子駆動回路においては、次のようにしても良い。先ず、
流体噴射装置には、複数の圧電素子が設けられており、その一つ一つの圧電素子に対して
スイッチを設ける。そして、それぞれのスイッチについて、接続状態と切断状態とを個別
に切り換えるようにしてもよい。
【００１２】
こうすれば、ある圧電素子に対してある駆動信号を印加している間に、別の圧電素子に
対して別の駆動信号を印加することが可能となる。また、スイッチを、接続状態と切断状
態とに切り換えるタイミングによって、圧電素子に印加される駆動信号を細かく調整する
ことができるから、複数の圧電素子や流体室にバラツキが存在する場合でも、このバラツ
キを補正した状態で、流体を噴射することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明の圧電素子駆動回路においては、流体室の固有振動周期の半分あ
るいは半分よりも短い繰返周期で、基準電圧波形を発生するようにしてもよい。
【００１４】
流体室を変形させて流体室内の流体を噴射した後の流体室内には、流体室の固有振動周
期に相当する周期で流体の圧力が変動する圧力変動（およびそれに伴う流体の流れ）が発
生する。このような圧力変動（流体の流れ）が残存している状態で、圧電素子に駆動信号
を印加すると、圧電素子の伸縮による流体室の圧力変化が圧力変動によって乱されて、正
常に流体を噴射することができなくなる。このため、流体の噴射後に流体室内に生じる圧
力変動は、速やかに減衰させることが望ましい。この点で、基準電圧波形の繰返周期を、
流体室の固有振動周期の半分あるいは半分よりも短い周期としておけば、流体を噴射する
ために流体室の容積を減少させた後、流体室内に発生した圧力変動を打ち消すようなタイ
ミングで流体室の容積を元の容積に復元させて、圧力変動を速やかに減衰させることが可
能となるので好ましい。ここで「固有振動周期」とは、物体（本発明では流体室）に固有
な物理的性質によって決まる固有振動の周期を意味する。
【００１５】
また、上述した本発明の圧電素子駆動回路は、圧電素子に駆動信号を印加することによ
って噴射ノズルから流体を噴射させる流体噴射装置に対して、圧電素子に駆動信号を印加
するための回路として用いることができる。
【００１６】
上述したように本発明の圧電素子駆動回路は、大きな記憶容量が搭載されていなくても
、多くの種類の駆動信号を圧電素子に印加することができる。このため、複数の態様で流
体を噴射可能な流体噴射装置を、容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例の圧電素子駆動回路を搭載したインクジェットプリンターを例示した説明図である。
【図２】インクジェットプリンターの噴射ヘッドの内部構造を詳細に示した説明図である。
【図３】圧電素子に印加される駆動信号を例示した説明図である。
【図４】本実施例の圧電素子駆動回路の回路構成を示した説明図である。
【図５】基準電圧波形発生回路から出力される基準電圧波形を例示した説明図である。
【図６】ゲート素子のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることによって圧電素子に駆動信号を印加する様子を例示した説明図である。
【図７】ゲート素子をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを変更することによって駆動信号を変更する様子を例示した説明図である。
【図８】第１の変形例で圧電素子に印加される駆動信号を例示した説明図である。
【図９】第２の変形例でインクを噴射するタイミングをずらす様子を例示した説明図である。
【図１０】第３の変形例として種々の基準電圧波形を例示した説明図である。
【図１１】インク室が有する固有振動周期と、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐとの関係についての説明図である。
【図１２】インク室が有する固有振動周期と、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐとの関係についての説明図である。
【図１３】圧電素子を用いて液体を噴射する流体噴射装置を例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施
例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．圧電素子駆動回路の構成：
Ｃ．駆動信号の印加方法：
Ｄ．変形例：
Ｄ−１．第１の変形例：
Ｄ−２．第２の変形例：
Ｄ−３．第３の変形例：
Ｄ−４．第４の変形例：
Ｄ−５．第５の変形例：
【００１９】
Ａ．装置構成 ：
図１は、本実施例の圧電素子駆動回路１００を搭載したインクジェットプリンター１０
を例示した説明図である。図示したインクジェットプリンター１０は、印刷媒体２の上で
キャリッジ２０を往復動させながら、印刷媒体２上にインクを噴射することによって画像
を印刷する。従って、本実施例のインクジェットプリンター１０は、本発明の流体噴射装
置の一態様となっている。インクジェットプリンター１０には、キャリッジ２０を往復動
させる駆動機構３０や、印刷媒体２の紙送りを行うためのプラテンローラー４０なども搭
載されている。キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ２６や、イン
クカートリッジ２６が装着されるキャリッジケース２２、キャリッジケース２２の底面側
（印刷媒体２に向いた側）に搭載されてインクを噴射する噴射ヘッド２４などが設けられ
ている。尚、噴射ヘッド２４のアクチュエーターには、圧電素子が用いられている。また
、キャリッジ２０が往復動する方向は主走査方向と呼ばれ、印刷媒体２が紙送りされる方
向は副走査方向と呼ばれている。
【００２０】
キャリッジ２０を主走査方向に往復動させる駆動機構３０は、プーリーによって張設さ
れたタイミングベルト３２や、プーリーを介してタイミングベルト３２を駆動するステッ
プモーター３４などから構成されている。タイミングベルト３２の一箇所はキャリッジケ
ース２２に固定されており、タイミングベルト３２を駆動することでキャリッジケース２
２を往復動させることができる。また、プラテンローラー４０は、図示しない駆動モータ
ーやギア機構とともに、印刷媒体２の紙送りを行う紙送り機構を構成しており、印刷媒体
２を副走査方向に所定量ずつ紙送りすることが可能である。
【００２１】
インクジェットプリンター１０には、全体の動作を制御するプリンター制御回路５０や
、噴射ヘッド２４内の圧電素子を駆動するための圧電素子駆動回路１００も搭載されてい
る。プリンター制御回路５０は、圧電素子駆動回路１００や、駆動機構３０、紙送り機構
などの動作を制御している。
【００２２】
図２は、噴射ヘッド２４の内部の機構を詳細に示した説明図である。図示されている様
に、噴射ヘッド２４の底面（印刷媒体２に向いている面）には、インクを噴射するための
噴射ノズル２００が複数設けられている。噴射ノズル２００はインク室２０２に接続され
ており、インク室２０２には、インクカートリッジ２６から供給されたインクが満たされ
る。インク室２０２の上には圧電素子２０４が設けられており、圧電素子２０４に駆動信
号を印加すると、圧電素子２０４が変形する。その結果、インク室２０２内のインクが噴
射ノズル２００から噴射されることが可能となっている。また、圧電素子２０４に印加す
る駆動信号を変更すれば、インクを噴射する態様（たとえば噴射量など）を変更すること
も可能である。
【００２３】
図３は、圧電素子２０４に印加される駆動信号を例示した説明図である。図示されるよ
うに駆動信号は、時間の経過とともに電圧が上昇し、その後、低下して元の電圧に戻る台
形形状を組み合わせたような電圧波形をしている。また、図中には、駆動信号に応じて圧
電素子２０４が伸縮する様子が示されている。圧電素子２０４は、駆動信号の電圧が上昇
すると収縮し、電圧が低下すると伸張する。従って、駆動信号の電圧を上昇させると、圧
電素子２０４に引っ張られてインク室２０２が増加して、インクカートリッジ２６からイ
ンク室２０２内にインクが供給される。その後、駆動信号の電圧を低下させると、圧電素
子２０４が伸張してインク室２０２を圧縮し、その結果、噴射ノズル２００からインクが
噴射される。また、駆動信号の電圧の上昇量を抑制しておけば、インク室２０２に十分な
インクが供給されないので、駆動信号を低下させたときに噴射されるインク量を減少させ
ることができる。あるいは、駆動信号の電圧の上昇量を抑制せずに、従ってインク室２０
２に十分なインクを供給した場合でも、駆動信号の電圧の低下量を抑制することでインク
の噴射量を減少させることができる。このように、圧電素子２０４に印加する駆動信号を
変更すればインクの噴射量を変更することができる。
【００２４】
もっとも、駆動信号の種類が多くなると、全ての駆動信号を記憶しておくために大きな
記憶容量が必要となる。また、個々の噴射ノズル２００がインクを噴射する特性は、噴射
ノズル２００毎に異なっているので、この特性のバラツキを駆動信号によって補正しよう
とすると、膨大な種類の駆動信号を記憶しておかなければならなくなる。そこで本実施例
の圧電素子駆動回路１００では、次のような方法で圧電素子２０４に駆動信号を印加して
いる。
【００２５】
Ｂ．圧電素子駆動回路の構成 ：
図４は、本実施例の圧電素子駆動回路１００の回路構成を示した説明図である。本実施
例の圧電素子駆動回路１００は、基準電圧波形発生回路１１０と、ゲート素子制御回路１
５０と、ゲートユニット３００とを備えている。ここで基準電圧波形とは、所定の下限電
圧Ｖｍｉｎから、所定の上限電圧Ｖｍａｘまで増加した後、再び下限電圧Ｖｍｉｎまで低
下するような電圧波形である。尚、本実施例では、下限電圧Ｖｍｉｎが本発明の「第１の
電圧」に対応し、上限電圧Ｖｍａｘが本発明の「第２の電圧」に対応する。
【００２６】
図５には、本実施例の圧電素子駆動回路１００で用いられている基準電圧波形が示され
ている。図５には、所定の下限電圧Ｖｍｉｎから、所定の上限電圧Ｖｍａｘまでを立上が
り期間Ｔｒの時間で増加した後、再び下限電圧Ｖｍｉｎまでを立下がり期間Ｔｆの時間で
低下している様子が示されている。もっとも、基準電圧波形はこのような波形に限られる
ものではなく、下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘに単調に増加した後、上限電圧Ｖ
ｍａｘから下限電圧Ｖｍｉｎに単調に減少するような波形であればどのような電圧波形も
用いることができる。たとえば、下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘに達した後に、
暫くの間、上限電圧Ｖｍａｘを保持する台形の波形や、正弦波のように、上限電圧Ｖｍａ
ｘや下限電圧Ｖｍｉｎ付近では小さな変化速度で電圧が変化する波形なども、基準電圧波
形として好適に用いることができる。基準電圧波形発生回路１１０は、このような基準電
圧波形を、所定の繰返周期Ｔｐ（Ｔｐ≧Ｔｒ＋Ｔｆ）で繰り返して出力する。尚、本実施
例においては、基準電圧波形発生回路１１０が、本発明の「基準電圧波形発生手段」に対
応する。
【００２７】
また、ゲートユニット３００は、複数のゲート素子３０２から構成されている。それぞ
れのゲート素子３０２には、基準電圧波形発生回路１１０からの基準電圧波形が供給され
ており、ゲート素子３０２の下流側には圧電素子２０４が接続されている。ゲート素子３
０２は、電気的な接続状態と切断状態とを個別に切り換えることが可能である。また、ゲ
ート素子制御回路１５０は、それぞれのゲート素子３０２について、接続状態または切断
状態の何れにするかを制御する。従って、ゲート素子制御回路１５０によって接続状態に
制御されたゲート素子３０２の圧電素子２０４については、基準電圧波形発生回路１１０
からの基準電圧波形がゲート素子３０２を通過して印加される。また、切断状態に制御さ
れたゲート素子３０２の圧電素子２０４については、基準電圧波形発生回路１１０からの
基準電圧波形が印加されることはない。尚、本実施例においては、ゲート素子３０２が本
発明の「スイッチ」に対応し、ゲート素子制御回路１５０が本発明の「スイッチ制御手段
」に対応する。
【００２８】
図４に示すように本実施例の圧電素子駆動回路１００では、プリンター制御回路５０か
らの出力開始信号を受け取ると、基準電圧波形発生回路１１０が一定の繰返周期Ｔｐで基
準電圧波形の出力を開始する。また、ゲート素子制御回路１５０は、プリンター制御回路
５０からの制御信号を受け取ると、その制御信号に基づいて、ゲート素子３０２を接続状
態としたり、切断状態としたりするタイミングを決定する。尚、ゲート素子３０２は複数
設けられているから、それぞれのゲート素子３０２について、接続状態または切断状態と
するタイミングを決定する。そして、決定した内容に従って、それぞれのゲート素子３０
２を接続状態または切断状態に切り換える。こうすることで、それぞれのゲート素子３０
２に接続されている圧電素子２０４に対して、図３に示した駆動信号を印加することが可
能となる。以下、この点について詳しく説明する。
【００２９】
Ｃ．駆動信号の印加方法 ：
図６は、あるゲート素子３０２について接続状態（ＯＮ）と切断状態（ＯＦＦ）とを切
り換えることによって、圧電素子２０４に駆動信号を印加する様子を例示した説明図であ
る。図６では、基準電圧波形発生回路１１０から出力される基準電圧波形が細い破線で示
されており、圧電素子２０４に印加されている電圧が太い実線で示されている。先ず始め
に、初期状態として圧電素子２０４に印加されている電圧（圧電素子２０４の端子間の電
圧）が、初期電圧Ｖｉｎｉであったとする。ゲート素子３０２を切断状態としておけば圧
電素子２０４に蓄えられている電荷は増減しないから、圧電素子２０４に印加される電圧
は初期電圧Ｖｉｎｉに保たれている。
【００３０】
そして、基準電圧波形発生回路１１０からの基準電圧波形が、下限電圧Ｖｍｉｎから上
昇して初期電圧Ｖｉｎｉに達したら、ゲート素子３０２を接続状態（ＯＮ）にする。図６
では、時間ｔ１のタイミングで基準電圧波形が初期電圧Ｖｉｎｉに達するので、ゲート素
子３０２をＯＮにする。すると、基準電圧波形発生回路１１０と圧電素子２０４とが電気
的に接続された状態となる。その結果、図６中に太い実線で示されるように、圧電素子２
０４に印加される電圧が基準電圧波形と共に上昇する。
【００３１】
続いて、時間ｔ２のタイミングでゲート素子３０２を切断状態（ＯＦＦ）にする。この
時、基準電圧波形の電圧は上限電圧Ｖｍａｘに達している。ゲート素子３０２をＯＦＦに
すると基準電圧波形発生回路１１０と圧電素子２０４とは電気的に切断された状態となる
。このため、図中に細い破線で示すように基準電圧波形の電圧が低下しても、圧電素子２
０４に印加される電圧は、図中に太い実線で示されるように上限電圧Ｖｍａｘに保たれる
。
【００３２】
その後、基準電圧波形の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎまで低下し、再び上昇に転じて上限電
圧Ｖｍａｘに達するまでゲート素子３０２をＯＦＦにしておく。そして、時間ｔ３になる
と基準電圧波形が上限電圧Ｖｍａｘに達して、圧電素子２０４の印加電圧と等しくなるの
で、ゲート素子３０２をＯＮにする。すると、基準電圧波形発生回路１１０と圧電素子２
０４とが電気的に接続された状態となるので、図６に太い実線で示すように、基準電圧波
形の電圧が低下するに従って圧電素子２０４に印加される電圧も低下する。
【００３３】
そして、時間ｔ４のタイミングでゲート素子３０２をＯＦＦにした後、時間ｔ５のタイ
ミングで再びゲート素子３０２をＯＮにする。ここで図６に示したように、時間ｔ４では
、基準電圧波形の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎまで低下しており、基準電圧波形の繰返周期Ｔ
ｐの２周期分（２Ｔｐ）に相当する時間だけ経過した後、時間ｔ５では、基準電圧波形の
電圧が再び下限電圧Ｖｍｉｎまで低下している。その結果、圧電素子２０４に印加される
電圧は、時間ｔ４から時間ｔ５までの間は基準電圧波形の下限電圧Ｖｍｉｎで保たれてお
り、時間ｔ５以降は、基準電圧波形の電圧上昇と共に圧電素子２０４の印加電圧も上昇す
る。そして、基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉに達したら（時間ｔ６に達したら）
、ゲート素子３０２をＯＦＦにする。すると、それ以降は、圧電素子２０４に印加される
電圧が初期電圧Ｖｉｎｉで維持された状態となる。
【００３４】
以上に説明したように、基準電圧波形発生回路１１０から出力される基準電圧波形に同
期させて、適切なタイミングでゲート素子３０２を接続状態（ＯＮ）あるいは切断状態（
ＯＦＦ）に切り換えてやれば、図６中に太い実線で示したように、駆動信号を圧電素子２
０４に印加することができる。そして、このような方法で駆動信号を印加することとすれ
ば、以下に説明するように、ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングを
変更するだけで、一種類の基準電圧波形から複数種類の駆動信号を生成して圧電素子２０
４に印加することが可能である。
【００３５】
図７は、ゲート素子３０２をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを変更することによって複数
種類の駆動信号を生成する様子を例示した説明図である。たとえば図７（ａ）に例示した
ように、時間ｔ１でゲート素子３０２をＯＮにした後、基準電圧波形の電圧が上限電圧Ｖ
ｍａｘよりも低い電圧Ｖ２に達したタイミング（時間ｔ７）でＯＦＦにする。その後、基
準電圧波形の電圧が上限電圧Ｖｍａｘに達し、続いて下限電圧Ｖｍｉｎまで低下した後、
再び上限電圧Ｖｍａｘに達してから電圧Ｖ２（ゲート素子３０２をＯＦＦにした時の電圧
）まで低下したタイミング（時間ｔ８）でゲート素子３０２をＯＮにする。換言すれば、
基準電圧波形の電圧上昇中にゲート素子３０２をＯＦＦにすると、基準電圧波形の繰返周
期Ｔｐに相当する時間だけ、そのときの電圧（ここでは電圧Ｖ２）で保持した後、その次
に基準電圧波形の電圧が低下して電圧Ｖ２に達したタイミング（ここでは時間ｔ８）で再
びゲート素子３０２をＯＮにする。
【００３６】
そして、基準電圧波形の電圧低下中にゲート素子３０２をＯＮにしたら、基準電圧波形
の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎよりも高い電圧Ｖ１に達したタイミング（時間ｔ９）でゲート
素子３０２をＯＦＦにする。その後、基準電圧波形の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎまで低下し
、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐの２周期分（２Ｔｐ）に相当する時間だけ経過してから電
圧Ｖ１まで上昇したタイミング（時間ｔ１０）でゲート素子３０２をＯＮにする。換言す
れば、基準電圧波形の電圧低下中にゲート素子３０２をＯＦＦにすると、基準電圧波形の
繰返周期Ｔｐの二周期分（２Ｔｐ）に相当する時間だけ、そのときの電圧（ここでは電圧
Ｖ１）で保持した後、その次に基準電圧波形の電圧が上昇して電圧Ｖ１に達したタイミン
グ（ここでは時間ｔ１０）で再びゲート素子３０２をＯＮにする。そして、その後は、基
準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉに達したタイミング（時間ｔ６）で再びゲート素子
３０２をＯＦＦする。
【００３７】
こうすれば、図７（ａ）中に太い実線で示したように、初期電圧Ｖｉｎｉから電圧Ｖ２
に上昇してその電圧を暫く保持した後、電圧Ｖ２から電圧Ｖ１まで低下して電圧Ｖ１を暫
く保持したら、再び初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇するような駆動信号を生成することができ
る。もちろん、基準電圧波形の電圧の上昇中にゲート素子３０２をＯＦＦにするタイミン
グ（時間ｔ７）を変更すれば、電圧Ｖ２の値を変更することができる。尚、時間ｔ７を変
更した場合には、それに合わせて、その後にゲート素子３０２をＯＮにするタイミング（
時間ｔ８）も変更する。同様に、基準電圧波形の電圧の低下中にゲート素子３０２をＯＦ
Ｆにするタイミング（時間ｔ９）を変更すれば、電圧Ｖ１の値を変更することができる。
尚、時間ｔ９を変更すれば、その後にゲート素子３０２をＯＮにするタイミング（時間ｔ
１０）も変更する。
【００３８】
このようにゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングを変更すれば、基
準電圧波形発生回路１１０からは一種類の基準電圧波形を出力しているだけであるにも拘
わらず、最高電圧（Ｖ２）や最低電圧（Ｖ１）の値が異なる複数種類の駆動信号を、圧電
素子２０４に印加することが可能となる。従って、たとえば図７（ａ）に示した例では、
図６に示した駆動信号を圧電素子２０４に印加した場合に比較して、駆動信号の最高電圧
が低いのでインク室２０２へのインクの吸い込み量が少なく、また、駆動信号の最低電圧
が高いのでインク室２０２からのインクの押し出し量も少なくなる。このため、圧電素子
２０４に印加する駆動信号を、図６の駆動信号から図７（ａ）の駆動信号に変更すること
で、噴射ノズル２００から噴射するインク量を減少させることが可能となる。
【００３９】
また、上述した例では、駆動信号の最高電圧（Ｖ２）あるいは最低電圧（Ｖ１）を異な
らせるだけであり、波形の基本的な形状（すなわち、初期電圧Ｖｉｎｉから最高電圧まで
上昇した後、最低電圧まで低下し、その後、初期電圧Ｖｉｎｉに復帰するという波形の形
状）はそのままであった。しかし、波形の基本的な形状の異なる駆動信号を印加すること
も可能である。
【００４０】
たとえば図７（ｂ）に例示したように、時間ｔ１でゲート素子３０２をＯＮにした後、
基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ２に達したタイミング（時間ｔ７）でＯＦＦにする。そして
、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐ以上、ＯＦＦの状態を保った後、基準電圧波形の電圧低下
中に電圧Ｖ２まで低下したタイミング（時間ｔ８）でゲート素子３０２をＯＮにする。し
かし、図７（ｂ）に示すように、基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉに達したタイミ
ング（時間ｔ１１）でゲート素子３０２をＯＦＦにし、その後、下限電圧Ｖｍｉｎまで低
下した基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇したタイミング（時間ｔ１２）で
、ゲート素子３０２をＯＮにする。そして、上昇中の基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ２より
も低い電圧Ｖ３に達したタイミング（時間ｔ１３）でゲート素子３０２をＯＦＦにした後
、上限電圧Ｖｍａｘまで上昇した基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ３まで低下したタイミング
（時間ｔ１４）で、ゲート素子３０２をＯＮにする。換言すれば、基準電圧波形の電圧低
下中に、電圧が初期電圧Ｖｉｎｉに達したタイミングでゲート素子３０２をＯＦＦにする
と、下限電圧Ｖｍｉｎまで低下した基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇した
タイミングでゲート素子３０２をＯＮにする。そして、基準電圧波形の電圧上昇中に、電
圧が電圧Ｖ３に達したタイミングでゲート素子３０２をＯＦＦにすると、今度は上限電圧
Ｖｍａｘまで上昇した基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ３まで低下したタイミングでゲート素
子３０２をＯＮにする。
【００４１】
その後、低下中の基準電圧波形の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎよりも高い電圧Ｖ１に達した
タイミング（時間ｔ１５）でゲート素子３０２をＯＦＦにする。そして、基準電圧波形の
繰返周期Ｔｐに相当する時間だけ、ゲート素子３０２がＯＦＦの状態を維持した後、下限
電圧Ｖｍｉｎまで低下した基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ１まで上昇したタイミング（時間
ｔ１６）でゲート素子３０２をＯＮにする。そしてその後は、基準電圧波形の電圧が初期
電圧Ｖｉｎｉに達したタイミング（時間ｔ１７）で再びゲート素子３０２をＯＦＦする。
【００４２】
こうすれば、図７（ｂ）中に太い実線で示したように、初期電圧Ｖｉｎｉから電圧Ｖ２
に上昇してその電圧Ｖ２を暫く保持した後、電圧Ｖ２から初期電圧Ｖｉｎｉまで低下する
と、直ぐに電圧Ｖ３まで上昇し、その後、電圧Ｖ１まで低下して、その電圧Ｖ１を暫く保
持した後、再び初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇するような駆動信号を生成することができる。
【００４３】
このような駆動信号を圧電素子２０４に印加すると、図７（ａ）を用いて前述したよう
に単に駆動信号の最高電圧Ｖ２や最低電圧Ｖ１を変更する場合に比べて、より少量のイン
クを噴射することが可能となる。この点について、図７（ｂ）の駆動信号を参照しながら
説明する。先ず、駆動信号の電圧が電圧Ｖ２に上昇（インク室２０２の容積が増加）する
ことによってインク室２０２にインクが吸い込まれる。続いて、駆動信号の電圧が低下（
インク室２０２の容積が減少）することによってインク室２０２の噴射ノズル２００から
インクが押し出され始めるものの、初期電圧Ｖｉｎｉまで低下した時点で駆動信号の電圧
低下が止まり、その後、駆動信号の電圧が少しだけ上昇（インク室２０２の容積が少しだ
け増加）する。このため、インク室２０２の容積減少によって噴射ノズル２００から押し
出され始めた後、インク室２０２の容積が増加に転じることによってインクが途中で引き
ちぎられた状態となり、噴射ノズル２００からは少量のインクが噴射される。その後、再
び駆動信号の電圧が低下（インク室２０２の容積が減少）するが、既にインク室２０２内
のインクの一部が噴射されているので、この駆動信号の電圧低下によってはインクが噴射
されることはない。このため、図７（ａ）に示したような方法で、単に駆動信号の最高電
圧Ｖ２を低くし、あるいは最低電圧Ｖ１を高くする場合に比べて、より少量のインクを噴
射することができる。尚、以上の説明から明らかなように、駆動信号の電圧を電圧Ｖ２か
ら低下させた後に途中で保持する電圧は、その後に電圧を上昇させることでインクを引き
ちぎることができるような電圧であれば良く、必ずしも初期電圧Ｖｉｎｉに限らない。
【００４４】
また、このように駆動信号の波形の基本的な形状を異ならせれば、インクの噴射態様（
インク量など）を、より柔軟に変更することができる。そして、本実施例の方法では、一
種類の基準電圧波形を出力したまま、ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイ
ミングを変更するだけで、駆動信号の最高電圧（Ｖ２）や最低電圧（Ｖ１）を変更し、あ
るいは駆動信号の波形の基本的な形状を変更することができる。このため、従来から行わ
れてきたように、複数種類の駆動信号を予め記憶しておく必要がないので、そのための記
憶容量を圧電素子駆動回路１００に搭載する必要がない。
【００４５】
加えて、本実施例の方法では、次のような大きな利点を得ることができる。すなわち、
基準電圧波形発生回路１１０は一種類の基準電圧波形を出力しているだけであり、基準電
圧波形発生回路１１０と圧電素子２０４との間に設けられたゲート素子３０２のＯＮ／Ｏ
ＦＦを切り換えることによって、圧電素子２０４に駆動信号が印加される。そして、圧電
素子２０４に印加される駆動信号は、ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイ
ミングによって変更することができる。従って、図４に示すような複数のゲート素子３０
２のうち、あるゲート素子３０２と、その隣のゲート素子３０２とを異なるタイミングで
ＯＮ／ＯＦＦすれば、隣り合う圧電素子２０４に異なる駆動信号を印加することができる
。たとえば、一方の圧電素子２０４には、図６に示したような駆動信号を印加し、他方の
圧電素子２０４には図７（ａ）に示したような駆動信号を印加することができる。
【００４６】
そして、このように同じタイミングで、異なる駆動信号を印加することができるので、
圧電素子２０４の駆動周波数を上げることが可能となる。すなわち、従来の方法では、複
数種類の駆動信号を順番にゲート素子３０２（および圧電素子２０４）に向けて供給し、
ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えて何れかの駆動信号を選択することによって
、選択した駆動信号を圧電素子２０４に印加していた。しかしこれでは、ある種類の駆動
信号を印加した圧電素子２０４にもう一度同じ駆動信号を印加しようとしても、他の種類
の駆動信号の出力が終了するまで待たなければならない。これに対して本実施例の方法で
は、複数の圧電素子２０４に対して、異なる駆動信号を同じタイミングで印加することが
できるので、それぞれの圧電素子２０４についての駆動周波数を上げることが可能となる
。また、本実施例の方法によれば、駆動信号の種類が増加する場合でも、そのことによっ
て駆動周波数が低下することがない。
【００４７】
更に加えて、本実施例の方法では、複数の圧電素子２０４に対して、同じタイミングで
異なる駆動信号を印加することができるので、噴射ノズル２００や圧電素子２０４の間で
のバラツキを補正することも可能となる。すなわち、噴射ノズル２００や圧電素子２０４
には製造バラツキが存在するので、標準よりもインクが多めに噴射される噴射ノズル２０
０や、少なめに噴射される噴射ノズル２００が存在する。そこで、標準よりもインクが多
めに噴射される噴射ノズル２００については、駆動信号の最高電圧（Ｖ２）が低めになる
ように、あるいは駆動信号の最低電圧（Ｖ１）が高めになるように、ゲート素子３０２の
ＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングを修正する。また、標準よりもインクが少なめに噴
射される噴射ノズル２００については、駆動信号の最高電圧（Ｖ２）が高めになるように
、あるいは駆動信号の最低電圧（Ｖ１）が低めになるように、ゲート素子３０２のＯＮ／
ＯＦＦを切り換えるタイミングを修正する。こうすれば、複数の噴射ノズル２００の間に
、製造バラツキによる噴射量のバラツキが存在する場合でも、これを簡単に補正すること
が可能となる。
【００４８】
Ｄ．変形例 ：
上述した本実施例には、幾つかの変形例が存在している。以下では、これらの変形例に
ついて簡単に説明する。尚、以下に説明する変形例では、上述した本実施例に対する相違
点を中心として説明し、特に言及しない構成については、上述した本実施例と同様である
。そして、上述した本実施例と同様な構成については、変形例においても同じ符番を付け
ることとして、説明は省略する。
【００４９】
Ｄ−１．第１の変形例 ：
上述した本実施例では、圧電素子２０４に駆動信号を印加することによって、噴射ノズ
ル２００からインクを噴射するものとして説明した。しかし本実施例の方法によれば、ゲ
ート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングによって、駆動信号を柔軟に変化
させることができるから、噴射ノズル２００からインクが噴射されないような駆動信号を
印加することもできる。
【００５０】
図８は、第１の変形例で圧電素子２０４に印加される駆動信号を例示した説明図である
。図示した例では、基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇したタイミング（時
間ｔ１）でゲート素子３０２をＯＮにし、その後、少しだけ電圧が上昇して電圧Ｖ４に達
したタイミング（時間ｔ１８）でゲート素子３０２をＯＦＦにする。そしてその状態を、
基準電圧波形の繰返周期Ｔｐの二周期分に相当する時間だけ維持した後、基準電圧波形の
電圧が上限電圧Ｖｍａｘから低下して電圧Ｖ４に達したタイミング（時間ｔ２０）でゲー
ト素子３０２をＯＮにし、その後、基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉまで低下した
ら、再びゲート素子３０２をＯＦＦにする。このようにすれば、図８に太い実線で示した
ように、初期電圧Ｖｉｎｉから電圧Ｖ４まで上昇して、その電圧Ｖ４を暫く保った後、再
び初期電圧Ｖｉｎｉまで低下するような駆動信号を圧電素子２０４に印加することができ
る。そして、このような駆動信号が印加されると、電圧が初期電圧Ｖｉｎｉから電圧Ｖ４
に上昇することによってインク室２０２の容積が少しだけ増加する。しかし増加量が少な
いため、インクカートリッジ２６からの新たなインクがインク室２０２に吸い込まれるこ
とはなく、噴射ノズル２００付近のインクがインク室２０２内に引き込まれるに過ぎない
。その後、駆動信号の電圧が電圧Ｖ４から初期電圧Ｖｉｎｉに低下すると、インク室２０
２の容積も元の容積まで減少する。この時の容積の減少量も僅かなので、インク室２０２
内に引き込まれていたインクが噴射ノズル２００付近に戻るだけで、噴射ノズル２００か
ら噴射されることはない。
【００５１】
そして、図８に示すように、このような駆動信号を繰り返して圧電素子２０４に印加し
てやれば、噴射ノズル２００付近のインクをインク室２０２内に引き込んだり、インク室
２０２内から噴射ノズル２００付近に戻したりすることを繰り返すことができる。その結
果、噴射ノズル２００付近のインクが撹拌されるので、インクの水分が蒸発、あるいは揮
発成分の揮発によって噴射ノズル２００のインクが変質することを回避することができる
。このような駆動信号を印加することも、ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦのタイミング
を制御するだけで実現することが可能となる。
【００５２】
Ｄ−２．第２の変形例 ：
また、上述した実施例では、繰返周期Ｔｐで基準電圧波形が繰り返し出力されており、
複数の周期に亘って基準電圧波形が出力されている間に、適切なタイミングでゲート素子
３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることによって駆動信号を印加している。従って、ゲー
ト素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングを、基準電圧波形の一周期分だけず
らしてやれば、噴射ノズル２００からインクを噴射するタイミングをずらすこともできる
。
【００５３】
図９は、第２の変形例で噴射ノズル２００からインクを噴射するタイミングをずらす様
子を例示した説明図である。図９に示される駆動信号は、図６を用いて前述した駆動信号
と同じであるが、図９に示した例では、図６の場合に比べて、基準電圧波形の一周期分だ
け遅れている。もちろん、複数周期分だけ遅れたタイミングで駆動信号を印加することも
できる。更には、基準電圧波形の一周期分あるいは複数周期分だけ早いタイミングで駆動
信号を印加することも可能である。従って、複数の噴射ノズル２００の中の所望の噴射ノ
ズル２００については、他の噴射ノズル２００とは異なるタイミングでインクを噴射する
ことも可能となる。
【００５４】
Ｄ−３．第３の変形例 ：
また、上述した実施例あるいは変形例では、図５に示した基準電圧波形、すなわち、下
限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまでは繰返周期Ｔｐのほぼ半分の時間（Ｔｒ≒０．
５Ｔｐ）で直線的に上昇し、残った繰返周期Ｔｐのほぼ半分の時間（Ｔｆ≒０．５Ｔｐ）
で、上限電圧Ｖｍａｘから下限電圧Ｖｍｉｎまで直線的に低下するような波形であるもの
として説明した。しかし、基準電圧波形は、このような波形に限らず種々の波形を用いる
ことができる。
【００５５】
図１０は、種々の基準電圧波形を例示した説明図である。たとえば、図１０（ａ）に示
した基準電圧波形では、下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまでは、繰返周期Ｔｐの
半分よりも長い時間（Ｔｒ＞０．５Ｔｐ）をかけてゆっくりと上昇し、上限電圧Ｖｍａｘ
から下限電圧Ｖｍｉｎまでは、繰返周期Ｔｐの半分よりも短い時間（Ｔｆ＜０．５Ｔｐ）
で急激に低下する。このような基準電圧波形を用いれば、インク室２０２の容積が増加す
る際にはゆっくりと増加する。このため、噴射ノズル２００付近のインクを大きく動かす
ことなく、インクカートリッジ２６から静かにインク室２０２にインクを吸い込むことが
できる。インク室２０２の容積が減少する際には急激に減少する。このため、噴射ノズル
２００から速い速度でインクを噴射することが可能となる。
【００５６】
また、図１０（ｂ）に示すように、正弦波、あるいは上限電圧Ｖｍａｘや下限電圧Ｖｍ
ｉｎ付近では電圧がゆっくりと変化するような波形を、基準電圧波形として用いることが
できる。図５や図１０（ａ）に例示したに示した三角波に比べれば、上限電圧Ｖｍａｘや
下限電圧Ｖｍｉｎ付近では電圧がゆっくりと変化するような波形（特に正弦波）は容易に
生成することができる。このため、第３の変形例では、基準電圧波形発生回路１１０を簡
単な構造によって実現することが可能となる。
【００５７】
Ｄ−４．第４の変形例 ：
上述した実施例あるいは変形例においては、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐは駆動信号に
対して十分に短い周期であればよいものとして説明した。すなわち、複数周期の基準電圧
波形が出力される間に、ゲート素子３０２を適切なタイミングでＯＮ／ＯＦＦすることに
よって駆動信号を印加するから、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐは、所望の駆動信号が得ら
れる程度に、十分に短ければよいものとして説明した。
【００５８】
しかし上述したように、駆動信号が圧電素子２０４に印加されると、インク室２０２の
容積が増減し、容積が減少する際にインク室２０２内のインクが噴射ノズル２００から噴
射される。そして、インク室２０２と、そのインク室２０２に噴射ノズル２００が設けら
れて、内部にインクが満たされている構造は、インク室２０２の容積や、噴射ノズル２０
０の開口面積や、インクの物性（粘度、比重など）によって定まる固有振動周期Ｔｃを有
している。この固有振動周期Ｔｃとの関係では、繰返周期Ｔｐを次のような周期に設定す
ることが望ましい。
【００５９】
図１１は、噴射ノズル２００からインクを噴射した後、噴射直後のインク室２０２の容
積をそのまま保持した場合に、噴射ノズル２００付近のインク界面がどのような動きをす
るかを示した説明図である。図１１（ａ）には、繰返し周期Ｔｐ（立上がり時間Ｔｒ、立
下がり時間Ｔｆ）である基準電圧波形（破線）と、圧電素子２０４に印加される駆動信号
（太い実線）と、圧電素子２０４の伸縮に伴うインク室２０２の容積変化、および噴射ノ
ズル２００付近でのインクの動きが模式的に示されている。また、図１１（ｂ）には、噴
射ノズル２００付近でのインク界面の変位が示されている。
【００６０】
図示されるように、駆動信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉの初期状態では、インク室２０
２は変形しておらず、噴射ノズル２００のほぼ先端までインクが満たされた状態となって
いる。その後、駆動信号の電圧を上昇（図１１（ａ）では上限電圧Ｖｍａｘまで上昇）さ
せると、圧電素子２０４が収縮してインク室２０２の容積が増加する。その結果、噴射ノ
ズル２００の先端付近にあったインク界面が、インク室２０２に向かって一時的に引き込
まれる。
【００６１】
その後、駆動信号の電圧を初期電圧Ｖｉｎｉよりも低い電圧まで一気に低下（図１１（
ａ）に示した例では下限電圧Ｖｍｉｎまで低下）させると、インク室２０２内のインクが
一気に押し出されて噴射ノズル２００から噴射される。図１１（ａ）には、駆動信号の電
圧が上限電圧Ｖｍａｘから下限電圧Ｖｍｉｎまで一気に低下した時に、インク室２０２内
のインクが噴射ノズル２００から押し出されて、液滴として噴射される様子が模式的に示
されている。
【００６２】
噴射ノズル２００からインクが噴射されると、噴射されたインクの分だけインク界面の
位置は後退する。しかし、インク室２０２内に残ったインクも、慣性によって噴射ノズル
２００の方向に向かっているので、インク界面は、後退した位置から噴射ノズル２００の
出口側に向かって前進しようとする。ここで、図１１（ａ）に示したように、インクを噴
射した直後の駆動信号の電圧（図１１（ａ）では下限電圧Ｖｍｉｎ）をそのまま維持した
とすると、噴射直後は噴射ノズル２００の出口側に向かっていたインクの流れはやがて収
まって、その反動で今度はインク室２０２内に戻る方向に流れようとする。このインク室
２０２内に戻ろうとするインクの流れは次第に強くなるが、やがて収まった後、再び噴射
ノズル２００の出口側に向かってインクが流れるようになる。このように、インクの噴射
完了後、そのままの状態を保つと、インク室２０２内には噴射ノズル２００の出口側に向
かう流れと、インク室２０２内に戻ろうとする流れとが交互に発生し、この周期はインク
室２０２の固有振動周期Ｔｃとなる。図１１（ｂ）には、このようなインクの動きに伴っ
て、噴射ノズル２００付近でインク界面の位置が変化する様子が示されている。
【００６３】
このようなインク界面の振動は時間の経過と共に次第に減衰していくが、まだインク界
面の振動が残存している状態で圧電素子２０４に駆動信号を印加すると、圧電素子２０４
の伸縮によるインク界面の動きが、残存するインク界面の振動の影響によって乱されてし
まうため、正常にインクを噴射することができなくなる。従って、インクの噴射後に生じ
るインク界面の振動は、できるだけ早めに減衰することが望ましい。そして、インク界面
の振動を減衰させるためには、インク室２０２内のインクが噴射ノズル２００の出口方向
に流れようとしているときに、インク室２０２の容積を増加（駆動信号の電圧を上昇）さ
せればよい。こうすれば、噴射ノズル２００の出口方向に向かうインクの流れが、インク
室２０２の容積増加に伴ってインクを引き戻そうとする力によって打ち消されるので、イ
ンク界面の振動を速やかに減衰させることができる。
【００６４】
図１１（ｂ）で言えば、インクの噴射後に噴射ノズル２００のインク界面が大きく後退
して、その後退の動きが反転に転じた時点から暫くの期間（図中に「Ａ」と表示、具体的
には、固有振動周期Ｔｃの半分の期間）が、インク室２０２内のインクに噴射ノズル２０
０の出口方向に向かう流れが生じる期間となる。従って、インクを噴射するために最低電
圧（ここでは下限電圧Ｖｍｉｎ）まで低下させた駆動信号の電圧を、最高電圧（ここでは
上限電圧Ｖｍａｘ）から低下させるタイミング（ここでは時間ｔ３）から固有振動周期Ｔ
ｃの期間が経過した後、図中「Ａ」の期間内で初期電圧Ｖｉｎｉまで戻してやればよい。
そして、このためには、図１１（ｂ）に示したように、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐおよ
び立下がり期間Ｔｆは、インク室２０２の固有振動周期Ｔｃに対して、次の（式１）を満
たす範囲に設定しておけばよい。
Ｔｃ ≦ ｎ・Ｔｐ＋Ｔｆ ≦ １．５Ｔｃ ・・・・・（式１）
ここで、ｎは自然数であり、図１１に示した例ではｎ＝２となる。このようにしておけば
、インクの噴射後、インク室２０２のインクが噴射ノズル２００の出口方向に流れようと
している期間中に、駆動信号の電圧を初期電圧Ｖｉｎｉに戻すことができるので、インク
界面の振動を速やかに減衰させることが可能となる。
【００６５】
尚、より効果的にインク界面の振動を減衰させるためには、インク室の２０２内のイン
クが噴射ノズル２００の出口方向に流れようと加速している期間（図中「Ａ」の前半）内
でインク室２０２の容積を増加（駆動信号の電圧を上昇）させればよい。従って、基準電
圧波形の繰返周期Ｔｐは、インク室２０２の固有振動周期Ｔｃに対して、次の（式２）で
示される周期に設定しておけばよい。
Ｔｃ ≦ ｎ・Ｔｐ＋Ｔｆ ≦ １．２５Ｔｃ ・・・・・（式２）
このようにしておけば、インクの噴射後、インク室２０２のインクが噴射ノズル２００の
出口方向に流れようと加速している期間中に、駆動信号の電圧を初期電圧Ｖｉｎｉに戻す
ことができるので、インク界面の振動をより速やかに減衰させることが可能となる。
【００６６】
また、上述したようなインクの界面の振動を利用して噴射されるインクの速度を向上さ
せるために、繰返周期Ｔｐを次のような周期に設定することが望ましい。図１２は、駆動
信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉから駆動信号の電圧を上昇した後、インク室２０２の容積
をそのまま保持した場合に、噴射ノズル２００付近のインク界面がどのような動きをする
かを示した説明図である。図１２（ａ）には、繰返し周期Ｔｐ（立上がり時間Ｔｒ、立下
がり時間Ｔｆ）である基準電圧波形（破線）と、圧電素子２０４に印加される駆動信号（
太い実線）と、圧電素子２０４の伸縮に伴うインク室２０２の容積変化、および噴射ノズ
ル２００付近でのインクの動きが模式的に示されている。また、図１２（ｂ）には、噴射
ノズル２００付近でのインク界面の変位が示されている。
【００６７】
上述したように、駆動信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉの初期状態から駆動信号の電圧を
上昇（図１２（ａ）では上限電圧Ｖｍａｘまで上昇）させると、圧電素子２０４が収縮し
てインク室２０２の容積が増加する。その結果、噴射ノズル２００の先端付近にあったイ
ンク界面が、インク室２０２に向かって一時的に引き込まれるが、やがて収まった後、イ
ンク界面は元の位置（噴射ノズル２００の先端付近）に向かって戻っていく。このとき、
インク室２０２のインクが噴射ノズル２００の出口方向に流れようと加速しているので、
この加速に乗じてインク室２００の容積を減少（駆動信号の電圧を下降）させると、イン
ク室２０２内のインクがより加速されて噴射ノズル２００から噴射される。
【００６８】
図１２（ｂ）で言えば、駆動信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉの初期状態から駆動信号の
電圧を上昇させて、噴射ノズル２００のインク界面が大きく後退して、その後退の動きが
反転に転じた時点から暫くの期間（図中に「Ｂ」と表示、具体的には、固有振動周期Ｔｃ
の１／４の期間）が、インク室２０２内のインクが噴射ノズル２００の出口方向に流れよ
うと加速する期間となる。従って、駆動信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉの初期状態から駆
動信号の電圧を上昇から上昇させるタイミング（ここでは時間ｔ１）から固有振動周期Ｔ
ｃの半分の期間（０．５Ｔｃ）が経過した後、図中「Ｂ」の期間内で駆動信号の電圧を下
降し始めればよい。そして、このためには、図１２（ｂ）に示したように、基準電圧波形
の繰返周期Ｔｐおよび立上がり期間Ｔｒは、インク室２０２の固有振動周期Ｔｃに対して
、少なくとも次の（式３）に示される範囲に設定しておけばよい。
０．５Ｔｃ ≦ ｍ・Ｔｐ＋Ｔｒ ≦ ０．７５Ｔｃ ・・・・・（式３）
ここで、ｍは自然数であり、図１２ではｍ＝１となる。このようにしておけば、インク室
２０２のインクが噴射ノズル２００の出口方向に流れようと加速している期間中に、駆動
信号の電圧を下降させることができるので、噴射されるインクの速度をより大きくするこ
とが可能となる。
【００６９】
尚、上述した実施例あるいは変形例で説明した条件（Ｔｒ≧０．５Ｔｐ）を考慮すると
、少なくとも基準電圧波形の繰返周期Ｔｐは、インク室２０２の固有振動周期Ｔｃの半分
以下であることが望ましい。加えて、「式１」のｎを２以上の値に設定することで、噴出
されるインクの速度の向上と、インク界面の振動の減衰を効率的に両立することが可能と
なる。
【００７０】
Ｄ−５．第５の変形例 ：
また、上述した実施例あるいは変形例では、圧電素子駆動回路１００が、インクジェッ
トプリンター１０の噴射ヘッド２４に搭載された圧電素子２０４を駆動するものとして説
明した。しかし、噴射ヘッド２４の圧電素子２０４に限らず、たとえばインクジェットプ
リンター１０以外の流体噴射装置にアクチュエーターとして搭載された圧電素子を駆動す
る場合にも、上述した圧電素子駆動回路１００を好適に適用することができる。
【００７１】
図１３は、圧電素子を用いて液体を噴射する流体噴射装置７０を例示した説明図である
。例示した流体噴射装置７０は、大きく分けると、流体をパルス状に噴射する噴射ユニッ
ト８０と、噴射ユニット８０から噴射される流体を噴射ユニット８０に向けて供給する流
体供給手段９０と、噴射ユニット８０および流体供給手段９０の動作を制御する制御ユニ
ット７５などから構成されている。
【００７２】
噴射ユニット８０は、金属製の第２ケース８３に、同じく金属製の第１ケース８４を重
ねた構造となっており、第２ケース８３の前面には円管形状の流体噴射管８２が立設され
、流体噴射管８２の先端にはノズル８１が挿着されている。第２ケース８３と第１ケース
８４との合わせ面には、薄い円板形状の流体室８５が設けられており、流体室８５は、流
体噴射管８２を介してノズル８１に接続されている。また、第１ケース８４の内部には、
アクチュエーターとしての圧電素子８６が設けられており、圧電素子８６を駆動すると流
体室８５が変形して、流体室８５の容積を変化させることが可能となっている。
【００７３】
流体供給手段９０は、噴射しようとする流体（水、生理食塩水、薬液など）が貯められ
た流体容器９３から、第１接続チューブ９１を介して流体を吸い上げた後、第２接続チュ
ーブ９２を介して噴射ユニット８０の流体室８５内に供給する。流体供給手段９０の動作
は、制御ユニット７５によって制御されている。更に、制御ユニット７５には圧電素子駆
動回路１００が内蔵されており、この圧電素子駆動回路１００が生成した駆動信号を供給
して圧電素子８６を駆動することによって、噴射ユニット８０のノズル８１から流体をパ
ルス状に噴射する。
【００７４】
このような流体噴射装置７０においても、圧電素子８６に印加する駆動信号を異ならせ
ることで、流体の噴射態様を異ならせることができる。そして、上述した本実施例あるい
は変形例の方法によって駆動信号を生成してやれば、複数種類の駆動信号を記憶しておか
なくても、圧電素子８６に印加する駆動信号を変更することができる。このため、制御ユ
ニット７５には、複数の駆動信号を記憶しておくための多くの記憶容量を確保しておく必
要がない。加えて、圧電素子駆動回路１００に設けられたゲート素子３０２をＯＮ／ＯＦ
Ｆさせるタイミングを変更することによって、駆動信号の最高電圧、あるいは最低電圧を
細かく変更することができるので、噴射ユニット８０の製造バラツキや経時変化による噴
射特性の違いを細かく補正して、安定した噴射特性を維持することが可能となる。
【００７５】
以上、各種の圧電素子駆動回路１００について説明したが、本発明は上記すべての実施
例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実
施することが可能である。例えば、薬剤や栄養剤を内包するマイクロカプセルを形成する
ことに用いる流体噴射装置など、医療機器を含む様々な電子機器を駆動するための圧電素
子を駆動する回路に対しても、本発明の圧電素子駆動回路１００を好適に適用することが
できる。
【符号の説明】
【００７６】
２…印刷媒体、 １０…インクジェットプリンター、 ２０…キャリッジ、
２２…キャリッジケース、 ２４…噴射ヘッド、 ２６…インクカートリッジ、
３０…駆動機構、 ３２…タイミングベルト、 ３４…ステップモーター、
４０…プラテンローラー、 ５０…プリンター制御回路、 ７０…流体噴射装置、
７５…制御ユニット、 ８０…噴射ユニット、 ８１…ノズル、
８２…流体噴射管、 ８３…第２ケース、 ８４…第１ケース、
８５…流体室、 ８６…圧電素子、 ９０…流体供給手段、
９１…第１接続チューブ、 ９２…第２接続チューブ、 ９３…流体容器、
１００…圧電素子駆動回路、 １１０…基準電圧波形発生回路、
１５０…ゲート素子制御回路、 ２００…噴射ノズル、 ２０２…インク室、
２０４…圧電素子、 ３００…ゲートユニット、 ３０２…ゲート素子、
Ｖｍｉｎ…下限電圧、 Ｖｉｎｉ…初期電圧、 Ｖｍａｘ…上限電圧、
Ｔｐ…繰返周期、 Ｔｃ…固有振動周期
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動信号を印加して圧電素子を駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インクジェットプリンターなどのように、容量性負荷である圧電素子に駆動信
号を印加することによって、インクなどの流体を噴射する流体噴射装置が知られている。
この流体噴射装置には駆動回路が搭載されており、駆動回路で生成した駆動信号を印加す
ることによって圧電素子を駆動している。また、圧電素子は印加される電圧に応じて伸縮
するから、圧電素子に印加する駆動信号を切り換えれば、流体の噴射態様（たとえば噴射
量など）を切り換えることが可能である。
【０００３】
そこで、複数種類の駆動信号（たとえば、駆動信号Ａ，Ｂ，Ｃ）を順番に繰り返して出
力しておき、圧電素子の側で選択する駆動信号を切り換えることによって、流体の噴射量
を切り換えるようにした技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８１０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、提案の技術では、複数種類の駆動信号を予め記憶しておかなければならないの
で、駆動回路の側に大きな記憶容量が必要になると言う問題がある。また、駆動回路から
は複数種類の駆動信号が順番に出力されているので、ある種類の駆動信号（たとえば駆動
信号Ａ）を選択する場合でも、他の種類の駆動信号（たとえば駆動信号Ｂ，Ｃ）が出力さ
れている間は、目的とする駆動信号（駆動信号Ａ）を選択することができない。このため
、時間あたりの圧電素子の駆動回数を多くすること（圧電素子の駆動周波数を上げること
）が難しいと言う問題もある。
【０００６】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、
大きな記憶容量がなくても複数種類の駆動信号を出力することが可能で、しかも圧電素子
の駆動周波数を上げることも可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の圧電素子駆動回路は次の
構成を採用した。すなわち、本発明の圧電素子駆動回路は、
圧電素子を用いて流体室を変形させて該流体室の内部の流体を噴射する流体噴射装置に
用いられ、該圧電素子に駆動信号を印加する圧電素子駆動回路であって、
第１の電圧から、該第１の電圧よりも高い第２の電圧まで増加した後、該第２の電圧か
ら該第１の電圧まで減少する基準電圧波形を、所定の繰返周期で発生する基準電圧波形発
生手段と、
前記基準電圧波形発生手段と前記圧電素子との間に設けられて、該基準電圧波形発生手
段と該圧電素子とが電気的に接続された接続状態と、電気的に切断された切断状態とに切
り換えるスイッチと、
前記基準電圧波形の電圧の増減に合わせて前記スイッチを前記接続状態と前記切断状態
とに切り換えることによって、前記圧電素子に前記駆動信号を印加するスイッチ制御手段
と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
このような構成を有する本発明の圧電素子駆動回路においては、基準電圧波形発生手段
と圧電素子との間にスイッチが設けられており、このスイッチを接続状態としている間は
、基準電圧波形の電圧が圧電素子に印加される。また、圧電素子はいわゆる容量性の電気
負荷（容量性負荷）であるため、スイッチが切断状態の間は、スイッチを切断状態とした
ときに印加されていた電圧がそのまま印加された状態となる。そして、基準電圧波形発生
手段からは、所定の第１の電圧と所定の第２の電圧との間を何度も往復するような電圧波
形が出力されているから、基準電圧波形の電圧が所望の電圧になったときにスイッチを接
続状態とし、その後、基準電圧波形の電圧が次の所望の電圧になったときにスイッチを切
断状態とすることを繰り返せば、適切な駆動信号を圧電素子に印加することができる。
【０００９】
そして、このようにして駆動信号を印加することとすれば、同じ基準電圧波形を繰り返
し出力しておき、単にスイッチを接続状態あるいは切断状態とするタイミングを異ならせ
るだけで、種々の駆動信号を印加することができる。このため、圧電素子に複数種類の駆
動信号を印加する場合でも、それら複数種類の駆動信号を予め記憶しておく必要がない。
その結果、圧電素子駆動回路の記憶容量を増やさなくても、多くの異なる駆動信号を印加
することが可能となる。
【００１０】
加えて、基準電圧波形は所定の繰返周期で出力されており、基準電圧波形の電圧が所望
の電圧になれば、直ちに圧電素子に対して駆動信号の印加を開始することができる。換言
すれば、従来の技術のように、圧電素子に印加しようとする目的の駆動信号を供給される
まで、圧電素子の駆動を待つ必要がない。このため、圧電素子の駆動周波数を高くするこ
とも可能となる。
【００１１】
また、上述した本発明の圧電素子駆動回路においては、次のようにしても良い。先ず、
流体噴射装置には、複数の圧電素子が設けられており、その一つ一つの圧電素子に対して
スイッチを設ける。そして、それぞれのスイッチについて、接続状態と切断状態とを個別
に切り換えるようにしてもよい。
【００１２】
こうすれば、ある圧電素子に対してある駆動信号を印加している間に、別の圧電素子に
対して別の駆動信号を印加することが可能となる。また、スイッチを、接続状態と切断状
態とに切り換えるタイミングによって、圧電素子に印加される駆動信号を細かく調整する
ことができるから、複数の圧電素子や流体室にバラツキが存在する場合でも、このバラツ
キを補正した状態で、流体を噴射することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明の圧電素子駆動回路においては、流体室の固有振動周期の半分あ
るいは半分よりも短い繰返周期で、基準電圧波形を発生するようにしてもよい。
【００１４】
流体室を変形させて流体室内の流体を噴射した後の流体室内には、流体室の固有振動周
期に相当する周期で流体の圧力が変動する圧力変動（およびそれに伴う流体の流れ）が発
生する。このような圧力変動（流体の流れ）が残存している状態で、圧電素子に駆動信号
を印加すると、圧電素子の伸縮による流体室の圧力変化が圧力変動によって乱されて、正
常に流体を噴射することができなくなる。このため、流体の噴射後に流体室内に生じる圧
力変動は、速やかに減衰させることが望ましい。この点で、基準電圧波形の繰返周期を、
流体室の固有振動周期の半分あるいは半分よりも短い周期としておけば、流体を噴射する
ために流体室の容積を減少させた後、流体室内に発生した圧力変動を打ち消すようなタイ
ミングで流体室の容積を元の容積に復元させて、圧力変動を速やかに減衰させることが可
能となるので好ましい。ここで「固有振動周期」とは、物体（本発明では流体室）に固有
な物理的性質によって決まる固有振動の周期を意味する。
【００１５】
また、上述した本発明の圧電素子駆動回路は、圧電素子に駆動信号を印加することによ
って噴射ノズルから流体を噴射させる流体噴射装置に対して、圧電素子に駆動信号を印加
するための回路として用いることができる。
【００１６】
上述したように本発明の圧電素子駆動回路は、大きな記憶容量が搭載されていなくても
、多くの種類の駆動信号を圧電素子に印加することができる。このため、複数の態様で流
体を噴射可能な流体噴射装置を、容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例の圧電素子駆動回路を搭載したインクジェットプリンターを例示した説明図である。
【図２】インクジェットプリンターの噴射ヘッドの内部構造を詳細に示した説明図である。
【図３】圧電素子に印加される駆動信号を例示した説明図である。
【図４】本実施例の圧電素子駆動回路の回路構成を示した説明図である。
【図５】基準電圧波形発生回路から出力される基準電圧波形を例示した説明図である。
【図６】ゲート素子のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることによって圧電素子に駆動信号を印加する様子を例示した説明図である。
【図７】ゲート素子をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを変更することによって駆動信号を変更する様子を例示した説明図である。
【図８】第１の変形例で圧電素子に印加される駆動信号を例示した説明図である。
【図９】第２の変形例でインクを噴射するタイミングをずらす様子を例示した説明図である。
【図１０】第３の変形例として種々の基準電圧波形を例示した説明図である。
【図１１】インク室が有する固有振動周期と、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐとの関係についての説明図である。
【図１２】インク室が有する固有振動周期と、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐとの関係についての説明図である。
【図１３】圧電素子を用いて液体を噴射する流体噴射装置を例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施
例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．圧電素子駆動回路の構成：
Ｃ．駆動信号の印加方法：
Ｄ．変形例：
Ｄ−１．第１の変形例：
Ｄ−２．第２の変形例：
Ｄ−３．第３の変形例：
Ｄ−４．第４の変形例：
Ｄ−５．第５の変形例：
【００１９】
Ａ．装置構成 ：
図１は、本実施例の圧電素子駆動回路１００を搭載したインクジェットプリンター１０
を例示した説明図である。図示したインクジェットプリンター１０は、印刷媒体２の上で
キャリッジ２０を往復動させながら、印刷媒体２上にインクを噴射することによって画像
を印刷する。従って、本実施例のインクジェットプリンター１０は、本発明の流体噴射装
置の一態様となっている。インクジェットプリンター１０には、キャリッジ２０を往復動
させる駆動機構３０や、印刷媒体２の紙送りを行うためのプラテンローラー４０なども搭
載されている。キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ２６や、イン
クカートリッジ２６が装着されるキャリッジケース２２、キャリッジケース２２の底面側
（印刷媒体２に向いた側）に搭載されてインクを噴射する噴射ヘッド２４などが設けられ
ている。尚、噴射ヘッド２４のアクチュエーターには、圧電素子が用いられている。また
、キャリッジ２０が往復動する方向は主走査方向と呼ばれ、印刷媒体２が紙送りされる方
向は副走査方向と呼ばれている。
【００２０】
キャリッジ２０を主走査方向に往復動させる駆動機構３０は、プーリーによって張設さ
れたタイミングベルト３２や、プーリーを介してタイミングベルト３２を駆動するステッ
プモーター３４などから構成されている。タイミングベルト３２の一箇所はキャリッジケ
ース２２に固定されており、タイミングベルト３２を駆動することでキャリッジケース２
２を往復動させることができる。また、プラテンローラー４０は、図示しない駆動モータ
ーやギア機構とともに、印刷媒体２の紙送りを行う紙送り機構を構成しており、印刷媒体
２を副走査方向に所定量ずつ紙送りすることが可能である。
【００２１】
インクジェットプリンター１０には、全体の動作を制御するプリンター制御回路５０や
、噴射ヘッド２４内の圧電素子を駆動するための圧電素子駆動回路１００も搭載されてい
る。プリンター制御回路５０は、圧電素子駆動回路１００や、駆動機構３０、紙送り機構
などの動作を制御している。
【００２２】
図２は、噴射ヘッド２４の内部の機構を詳細に示した説明図である。図示されている様
に、噴射ヘッド２４の底面（印刷媒体２に向いている面）には、インクを噴射するための
噴射ノズル２００が複数設けられている。噴射ノズル２００はインク室２０２に接続され
ており、インク室２０２には、インクカートリッジ２６から供給されたインクが満たされ
る。インク室２０２の上には圧電素子２０４が設けられており、圧電素子２０４に駆動信
号を印加すると、圧電素子２０４が変形する。その結果、インク室２０２内のインクが噴
射ノズル２００から噴射されることが可能となっている。また、圧電素子２０４に印加す
る駆動信号を変更すれば、インクを噴射する態様（たとえば噴射量など）を変更すること
も可能である。
【００２３】
図３は、圧電素子２０４に印加される駆動信号を例示した説明図である。図示されるよ
うに駆動信号は、時間の経過とともに電圧が上昇し、その後、低下して元の電圧に戻る台
形形状を組み合わせたような電圧波形をしている。また、図中には、駆動信号に応じて圧
電素子２０４が伸縮する様子が示されている。圧電素子２０４は、駆動信号の電圧が上昇
すると収縮し、電圧が低下すると伸張する。従って、駆動信号の電圧を上昇させると、圧
電素子２０４に引っ張られてインク室２０２が増加して、インクカートリッジ２６からイ
ンク室２０２内にインクが供給される。その後、駆動信号の電圧を低下させると、圧電素
子２０４が伸張してインク室２０２を圧縮し、その結果、噴射ノズル２００からインクが
噴射される。また、駆動信号の電圧の上昇量を抑制しておけば、インク室２０２に十分な
インクが供給されないので、駆動信号を低下させたときに噴射されるインク量を減少させ
ることができる。あるいは、駆動信号の電圧の上昇量を抑制せずに、従ってインク室２０
２に十分なインクを供給した場合でも、駆動信号の電圧の低下量を抑制することでインク
の噴射量を減少させることができる。このように、圧電素子２０４に印加する駆動信号を
変更すればインクの噴射量を変更することができる。
【００２４】
もっとも、駆動信号の種類が多くなると、全ての駆動信号を記憶しておくために大きな
記憶容量が必要となる。また、個々の噴射ノズル２００がインクを噴射する特性は、噴射
ノズル２００毎に異なっているので、この特性のバラツキを駆動信号によって補正しよう
とすると、膨大な種類の駆動信号を記憶しておかなければならなくなる。そこで本実施例
の圧電素子駆動回路１００では、次のような方法で圧電素子２０４に駆動信号を印加して
いる。
【００２５】
Ｂ．圧電素子駆動回路の構成 ：
図４は、本実施例の圧電素子駆動回路１００の回路構成を示した説明図である。本実施
例の圧電素子駆動回路１００は、基準電圧波形発生回路１１０と、ゲート素子制御回路１
５０と、ゲートユニット３００とを備えている。ここで基準電圧波形とは、所定の下限電
圧Ｖｍｉｎから、所定の上限電圧Ｖｍａｘまで増加した後、再び下限電圧Ｖｍｉｎまで低
下するような電圧波形である。尚、本実施例では、下限電圧Ｖｍｉｎが本発明の「第１の
電圧」に対応し、上限電圧Ｖｍａｘが本発明の「第２の電圧」に対応する。
【００２６】
図５には、本実施例の圧電素子駆動回路１００で用いられている基準電圧波形が示され
ている。図５には、所定の下限電圧Ｖｍｉｎから、所定の上限電圧Ｖｍａｘまでを立上が
り期間Ｔｒの時間で増加した後、再び下限電圧Ｖｍｉｎまでを立下がり期間Ｔｆの時間で
低下している様子が示されている。もっとも、基準電圧波形はこのような波形に限られる
ものではなく、下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘに単調に増加した後、上限電圧Ｖ
ｍａｘから下限電圧Ｖｍｉｎに単調に減少するような波形であればどのような電圧波形も
用いることができる。たとえば、下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘに達した後に、
暫くの間、上限電圧Ｖｍａｘを保持する台形の波形や、正弦波のように、上限電圧Ｖｍａ
ｘや下限電圧Ｖｍｉｎ付近では小さな変化速度で電圧が変化する波形なども、基準電圧波
形として好適に用いることができる。基準電圧波形発生回路１１０は、このような基準電
圧波形を、所定の繰返周期Ｔｐ（Ｔｐ≧Ｔｒ＋Ｔｆ）で繰り返して出力する。尚、本実施
例においては、基準電圧波形発生回路１１０が、本発明の「基準電圧波形発生手段」に対
応する。
【００２７】
また、ゲートユニット３００は、複数のゲート素子３０２から構成されている。それぞ
れのゲート素子３０２には、基準電圧波形発生回路１１０からの基準電圧波形が供給され
ており、ゲート素子３０２の下流側には圧電素子２０４が接続されている。ゲート素子３
０２は、電気的な接続状態と切断状態とを個別に切り換えることが可能である。また、ゲ
ート素子制御回路１５０は、それぞれのゲート素子３０２について、接続状態または切断
状態の何れにするかを制御する。従って、ゲート素子制御回路１５０によって接続状態に
制御されたゲート素子３０２の圧電素子２０４については、基準電圧波形発生回路１１０
からの基準電圧波形がゲート素子３０２を通過して印加される。また、切断状態に制御さ
れたゲート素子３０２の圧電素子２０４については、基準電圧波形発生回路１１０からの
基準電圧波形が印加されることはない。尚、本実施例においては、ゲート素子３０２が本
発明の「スイッチ」に対応し、ゲート素子制御回路１５０が本発明の「スイッチ制御手段
」に対応する。
【００２８】
図４に示すように本実施例の圧電素子駆動回路１００では、プリンター制御回路５０か
らの出力開始信号を受け取ると、基準電圧波形発生回路１１０が一定の繰返周期Ｔｐで基
準電圧波形の出力を開始する。また、ゲート素子制御回路１５０は、プリンター制御回路
５０からの制御信号を受け取ると、その制御信号に基づいて、ゲート素子３０２を接続状
態としたり、切断状態としたりするタイミングを決定する。尚、ゲート素子３０２は複数
設けられているから、それぞれのゲート素子３０２について、接続状態または切断状態と
するタイミングを決定する。そして、決定した内容に従って、それぞれのゲート素子３０
２を接続状態または切断状態に切り換える。こうすることで、それぞれのゲート素子３０
２に接続されている圧電素子２０４に対して、図３に示した駆動信号を印加することが可
能となる。以下、この点について詳しく説明する。
【００２９】
Ｃ．駆動信号の印加方法 ：
図６は、あるゲート素子３０２について接続状態（ＯＮ）と切断状態（ＯＦＦ）とを切
り換えることによって、圧電素子２０４に駆動信号を印加する様子を例示した説明図であ
る。図６では、基準電圧波形発生回路１１０から出力される基準電圧波形が細い破線で示
されており、圧電素子２０４に印加されている電圧が太い実線で示されている。先ず始め
に、初期状態として圧電素子２０４に印加されている電圧（圧電素子２０４の端子間の電
圧）が、初期電圧Ｖｉｎｉであったとする。ゲート素子３０２を切断状態としておけば圧
電素子２０４に蓄えられている電荷は増減しないから、圧電素子２０４に印加される電圧
は初期電圧Ｖｉｎｉに保たれている。
【００３０】
そして、基準電圧波形発生回路１１０からの基準電圧波形が、下限電圧Ｖｍｉｎから上
昇して初期電圧Ｖｉｎｉに達したら、ゲート素子３０２を接続状態（ＯＮ）にする。図６
では、時間ｔ１のタイミングで基準電圧波形が初期電圧Ｖｉｎｉに達するので、ゲート素
子３０２をＯＮにする。すると、基準電圧波形発生回路１１０と圧電素子２０４とが電気
的に接続された状態となる。その結果、図６中に太い実線で示されるように、圧電素子２
０４に印加される電圧が基準電圧波形と共に上昇する。
【００３１】
続いて、時間ｔ２のタイミングでゲート素子３０２を切断状態（ＯＦＦ）にする。この
時、基準電圧波形の電圧は上限電圧Ｖｍａｘに達している。ゲート素子３０２をＯＦＦに
すると基準電圧波形発生回路１１０と圧電素子２０４とは電気的に切断された状態となる
。このため、図中に細い破線で示すように基準電圧波形の電圧が低下しても、圧電素子２
０４に印加される電圧は、図中に太い実線で示されるように上限電圧Ｖｍａｘに保たれる
。
【００３２】
その後、基準電圧波形の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎまで低下し、再び上昇に転じて上限電
圧Ｖｍａｘに達するまでゲート素子３０２をＯＦＦにしておく。そして、時間ｔ３になる
と基準電圧波形が上限電圧Ｖｍａｘに達して、圧電素子２０４の印加電圧と等しくなるの
で、ゲート素子３０２をＯＮにする。すると、基準電圧波形発生回路１１０と圧電素子２
０４とが電気的に接続された状態となるので、図６に太い実線で示すように、基準電圧波
形の電圧が低下するに従って圧電素子２０４に印加される電圧も低下する。
【００３３】
そして、時間ｔ４のタイミングでゲート素子３０２をＯＦＦにした後、時間ｔ５のタイ
ミングで再びゲート素子３０２をＯＮにする。ここで図６に示したように、時間ｔ４では
、基準電圧波形の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎまで低下しており、基準電圧波形の繰返周期Ｔ
ｐの２周期分（２Ｔｐ）に相当する時間だけ経過した後、時間ｔ５では、基準電圧波形の
電圧が再び下限電圧Ｖｍｉｎまで低下している。その結果、圧電素子２０４に印加される
電圧は、時間ｔ４から時間ｔ５までの間は基準電圧波形の下限電圧Ｖｍｉｎで保たれてお
り、時間ｔ５以降は、基準電圧波形の電圧上昇と共に圧電素子２０４の印加電圧も上昇す
る。そして、基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉに達したら（時間ｔ６に達したら）
、ゲート素子３０２をＯＦＦにする。すると、それ以降は、圧電素子２０４に印加される
電圧が初期電圧Ｖｉｎｉで維持された状態となる。
【００３４】
以上に説明したように、基準電圧波形発生回路１１０から出力される基準電圧波形に同
期させて、適切なタイミングでゲート素子３０２を接続状態（ＯＮ）あるいは切断状態（
ＯＦＦ）に切り換えてやれば、図６中に太い実線で示したように、駆動信号を圧電素子２
０４に印加することができる。そして、このような方法で駆動信号を印加することとすれ
ば、以下に説明するように、ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングを
変更するだけで、一種類の基準電圧波形から複数種類の駆動信号を生成して圧電素子２０
４に印加することが可能である。
【００３５】
図７は、ゲート素子３０２をＯＮ／ＯＦＦするタイミングを変更することによって複数
種類の駆動信号を生成する様子を例示した説明図である。たとえば図７（ａ）に例示した
ように、時間ｔ１でゲート素子３０２をＯＮにした後、基準電圧波形の電圧が上限電圧Ｖ
ｍａｘよりも低い電圧Ｖ２に達したタイミング（時間ｔ７）でＯＦＦにする。その後、基
準電圧波形の電圧が上限電圧Ｖｍａｘに達し、続いて下限電圧Ｖｍｉｎまで低下した後、
再び上限電圧Ｖｍａｘに達してから電圧Ｖ２（ゲート素子３０２をＯＦＦにした時の電圧
）まで低下したタイミング（時間ｔ８）でゲート素子３０２をＯＮにする。換言すれば、
基準電圧波形の電圧上昇中にゲート素子３０２をＯＦＦにすると、基準電圧波形の繰返周
期Ｔｐに相当する時間だけ、そのときの電圧（ここでは電圧Ｖ２）で保持した後、その次
に基準電圧波形の電圧が低下して電圧Ｖ２に達したタイミング（ここでは時間ｔ８）で再
びゲート素子３０２をＯＮにする。
【００３６】
そして、基準電圧波形の電圧低下中にゲート素子３０２をＯＮにしたら、基準電圧波形
の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎよりも高い電圧Ｖ１に達したタイミング（時間ｔ９）でゲート
素子３０２をＯＦＦにする。その後、基準電圧波形の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎまで低下し
、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐの２周期分（２Ｔｐ）に相当する時間だけ経過してから電
圧Ｖ１まで上昇したタイミング（時間ｔ１０）でゲート素子３０２をＯＮにする。換言す
れば、基準電圧波形の電圧低下中にゲート素子３０２をＯＦＦにすると、基準電圧波形の
繰返周期Ｔｐの二周期分（２Ｔｐ）に相当する時間だけ、そのときの電圧（ここでは電圧
Ｖ１）で保持した後、その次に基準電圧波形の電圧が上昇して電圧Ｖ１に達したタイミン
グ（ここでは時間ｔ１０）で再びゲート素子３０２をＯＮにする。そして、その後は、基
準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉに達したタイミング（時間ｔ６）で再びゲート素子
３０２をＯＦＦする。
【００３７】
こうすれば、図７（ａ）中に太い実線で示したように、初期電圧Ｖｉｎｉから電圧Ｖ２
に上昇してその電圧を暫く保持した後、電圧Ｖ２から電圧Ｖ１まで低下して電圧Ｖ１を暫
く保持したら、再び初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇するような駆動信号を生成することができ
る。もちろん、基準電圧波形の電圧の上昇中にゲート素子３０２をＯＦＦにするタイミン
グ（時間ｔ７）を変更すれば、電圧Ｖ２の値を変更することができる。尚、時間ｔ７を変
更した場合には、それに合わせて、その後にゲート素子３０２をＯＮにするタイミング（
時間ｔ８）も変更する。同様に、基準電圧波形の電圧の低下中にゲート素子３０２をＯＦ
Ｆにするタイミング（時間ｔ９）を変更すれば、電圧Ｖ１の値を変更することができる。
尚、時間ｔ９を変更すれば、その後にゲート素子３０２をＯＮにするタイミング（時間ｔ
１０）も変更する。
【００３８】
このようにゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングを変更すれば、基
準電圧波形発生回路１１０からは一種類の基準電圧波形を出力しているだけであるにも拘
わらず、最高電圧（Ｖ２）や最低電圧（Ｖ１）の値が異なる複数種類の駆動信号を、圧電
素子２０４に印加することが可能となる。従って、たとえば図７（ａ）に示した例では、
図６に示した駆動信号を圧電素子２０４に印加した場合に比較して、駆動信号の最高電圧
が低いのでインク室２０２へのインクの吸い込み量が少なく、また、駆動信号の最低電圧
が高いのでインク室２０２からのインクの押し出し量も少なくなる。このため、圧電素子
２０４に印加する駆動信号を、図６の駆動信号から図７（ａ）の駆動信号に変更すること
で、噴射ノズル２００から噴射するインク量を減少させることが可能となる。
【００３９】
また、上述した例では、駆動信号の最高電圧（Ｖ２）あるいは最低電圧（Ｖ１）を異な
らせるだけであり、波形の基本的な形状（すなわち、初期電圧Ｖｉｎｉから最高電圧まで
上昇した後、最低電圧まで低下し、その後、初期電圧Ｖｉｎｉに復帰するという波形の形
状）はそのままであった。しかし、波形の基本的な形状の異なる駆動信号を印加すること
も可能である。
【００４０】
たとえば図７（ｂ）に例示したように、時間ｔ１でゲート素子３０２をＯＮにした後、
基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ２に達したタイミング（時間ｔ７）でＯＦＦにする。そして
、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐ以上、ＯＦＦの状態を保った後、基準電圧波形の電圧低下
中に電圧Ｖ２まで低下したタイミング（時間ｔ８）でゲート素子３０２をＯＮにする。し
かし、図７（ｂ）に示すように、基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉに達したタイミ
ング（時間ｔ１１）でゲート素子３０２をＯＦＦにし、その後、下限電圧Ｖｍｉｎまで低
下した基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇したタイミング（時間ｔ１２）で
、ゲート素子３０２をＯＮにする。そして、上昇中の基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ２より
も低い電圧Ｖ３に達したタイミング（時間ｔ１３）でゲート素子３０２をＯＦＦにした後
、上限電圧Ｖｍａｘまで上昇した基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ３まで低下したタイミング
（時間ｔ１４）で、ゲート素子３０２をＯＮにする。換言すれば、基準電圧波形の電圧低
下中に、電圧が初期電圧Ｖｉｎｉに達したタイミングでゲート素子３０２をＯＦＦにする
と、下限電圧Ｖｍｉｎまで低下した基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇した
タイミングでゲート素子３０２をＯＮにする。そして、基準電圧波形の電圧上昇中に、電
圧が電圧Ｖ３に達したタイミングでゲート素子３０２をＯＦＦにすると、今度は上限電圧
Ｖｍａｘまで上昇した基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ３まで低下したタイミングでゲート素
子３０２をＯＮにする。
【００４１】
その後、低下中の基準電圧波形の電圧が下限電圧Ｖｍｉｎよりも高い電圧Ｖ１に達した
タイミング（時間ｔ１５）でゲート素子３０２をＯＦＦにする。そして、基準電圧波形の
繰返周期Ｔｐに相当する時間だけ、ゲート素子３０２がＯＦＦの状態を維持した後、下限
電圧Ｖｍｉｎまで低下した基準電圧波形の電圧が電圧Ｖ１まで上昇したタイミング（時間
ｔ１６）でゲート素子３０２をＯＮにする。そしてその後は、基準電圧波形の電圧が初期
電圧Ｖｉｎｉに達したタイミング（時間ｔ１７）で再びゲート素子３０２をＯＦＦする。
【００４２】
こうすれば、図７（ｂ）中に太い実線で示したように、初期電圧Ｖｉｎｉから電圧Ｖ２
に上昇してその電圧Ｖ２を暫く保持した後、電圧Ｖ２から初期電圧Ｖｉｎｉまで低下する
と、直ぐに電圧Ｖ３まで上昇し、その後、電圧Ｖ１まで低下して、その電圧Ｖ１を暫く保
持した後、再び初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇するような駆動信号を生成することができる。
【００４３】
このような駆動信号を圧電素子２０４に印加すると、図７（ａ）を用いて前述したよう
に単に駆動信号の最高電圧Ｖ２や最低電圧Ｖ１を変更する場合に比べて、より少量のイン
クを噴射することが可能となる。この点について、図７（ｂ）の駆動信号を参照しながら
説明する。先ず、駆動信号の電圧が電圧Ｖ２に上昇（インク室２０２の容積が増加）する
ことによってインク室２０２にインクが吸い込まれる。続いて、駆動信号の電圧が低下（
インク室２０２の容積が減少）することによってインク室２０２の噴射ノズル２００から
インクが押し出され始めるものの、初期電圧Ｖｉｎｉまで低下した時点で駆動信号の電圧
低下が止まり、その後、駆動信号の電圧が少しだけ上昇（インク室２０２の容積が少しだ
け増加）する。このため、インク室２０２の容積減少によって噴射ノズル２００から押し
出され始めた後、インク室２０２の容積が増加に転じることによってインクが途中で引き
ちぎられた状態となり、噴射ノズル２００からは少量のインクが噴射される。その後、再
び駆動信号の電圧が低下（インク室２０２の容積が減少）するが、既にインク室２０２内
のインクの一部が噴射されているので、この駆動信号の電圧低下によってはインクが噴射
されることはない。このため、図７（ａ）に示したような方法で、単に駆動信号の最高電
圧Ｖ２を低くし、あるいは最低電圧Ｖ１を高くする場合に比べて、より少量のインクを噴
射することができる。尚、以上の説明から明らかなように、駆動信号の電圧を電圧Ｖ２か
ら低下させた後に途中で保持する電圧は、その後に電圧を上昇させることでインクを引き
ちぎることができるような電圧であれば良く、必ずしも初期電圧Ｖｉｎｉに限らない。
【００４４】
また、このように駆動信号の波形の基本的な形状を異ならせれば、インクの噴射態様（
インク量など）を、より柔軟に変更することができる。そして、本実施例の方法では、一
種類の基準電圧波形を出力したまま、ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイ
ミングを変更するだけで、駆動信号の最高電圧（Ｖ２）や最低電圧（Ｖ１）を変更し、あ
るいは駆動信号の波形の基本的な形状を変更することができる。このため、従来から行わ
れてきたように、複数種類の駆動信号を予め記憶しておく必要がないので、そのための記
憶容量を圧電素子駆動回路１００に搭載する必要がない。
【００４５】
加えて、本実施例の方法では、次のような大きな利点を得ることができる。すなわち、
基準電圧波形発生回路１１０は一種類の基準電圧波形を出力しているだけであり、基準電
圧波形発生回路１１０と圧電素子２０４との間に設けられたゲート素子３０２のＯＮ／Ｏ
ＦＦを切り換えることによって、圧電素子２０４に駆動信号が印加される。そして、圧電
素子２０４に印加される駆動信号は、ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイ
ミングによって変更することができる。従って、図４に示すような複数のゲート素子３０
２のうち、あるゲート素子３０２と、その隣のゲート素子３０２とを異なるタイミングで
ＯＮ／ＯＦＦすれば、隣り合う圧電素子２０４に異なる駆動信号を印加することができる
。たとえば、一方の圧電素子２０４には、図６に示したような駆動信号を印加し、他方の
圧電素子２０４には図７（ａ）に示したような駆動信号を印加することができる。
【００４６】
そして、このように同じタイミングで、異なる駆動信号を印加することができるので、
圧電素子２０４の駆動周波数を上げることが可能となる。すなわち、従来の方法では、複
数種類の駆動信号を順番にゲート素子３０２（および圧電素子２０４）に向けて供給し、
ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えて何れかの駆動信号を選択することによって
、選択した駆動信号を圧電素子２０４に印加していた。しかしこれでは、ある種類の駆動
信号を印加した圧電素子２０４にもう一度同じ駆動信号を印加しようとしても、他の種類
の駆動信号の出力が終了するまで待たなければならない。これに対して本実施例の方法で
は、複数の圧電素子２０４に対して、異なる駆動信号を同じタイミングで印加することが
できるので、それぞれの圧電素子２０４についての駆動周波数を上げることが可能となる
。また、本実施例の方法によれば、駆動信号の種類が増加する場合でも、そのことによっ
て駆動周波数が低下することがない。
【００４７】
更に加えて、本実施例の方法では、複数の圧電素子２０４に対して、同じタイミングで
異なる駆動信号を印加することができるので、噴射ノズル２００や圧電素子２０４の間で
のバラツキを補正することも可能となる。すなわち、噴射ノズル２００や圧電素子２０４
には製造バラツキが存在するので、標準よりもインクが多めに噴射される噴射ノズル２０
０や、少なめに噴射される噴射ノズル２００が存在する。そこで、標準よりもインクが多
めに噴射される噴射ノズル２００については、駆動信号の最高電圧（Ｖ２）が低めになる
ように、あるいは駆動信号の最低電圧（Ｖ１）が高めになるように、ゲート素子３０２の
ＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングを修正する。また、標準よりもインクが少なめに噴
射される噴射ノズル２００については、駆動信号の最高電圧（Ｖ２）が高めになるように
、あるいは駆動信号の最低電圧（Ｖ１）が低めになるように、ゲート素子３０２のＯＮ／
ＯＦＦを切り換えるタイミングを修正する。こうすれば、複数の噴射ノズル２００の間に
、製造バラツキによる噴射量のバラツキが存在する場合でも、これを簡単に補正すること
が可能となる。
【００４８】
Ｄ．変形例 ：
上述した本実施例には、幾つかの変形例が存在している。以下では、これらの変形例に
ついて簡単に説明する。尚、以下に説明する変形例では、上述した本実施例に対する相違
点を中心として説明し、特に言及しない構成については、上述した本実施例と同様である
。そして、上述した本実施例と同様な構成については、変形例においても同じ符番を付け
ることとして、説明は省略する。
【００４９】
Ｄ−１．第１の変形例 ：
上述した本実施例では、圧電素子２０４に駆動信号を印加することによって、噴射ノズ
ル２００からインクを噴射するものとして説明した。しかし本実施例の方法によれば、ゲ
ート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングによって、駆動信号を柔軟に変化
させることができるから、噴射ノズル２００からインクが噴射されないような駆動信号を
印加することもできる。
【００５０】
図８は、第１の変形例で圧電素子２０４に印加される駆動信号を例示した説明図である
。図示した例では、基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉまで上昇したタイミング（時
間ｔ１）でゲート素子３０２をＯＮにし、その後、少しだけ電圧が上昇して電圧Ｖ４に達
したタイミング（時間ｔ１８）でゲート素子３０２をＯＦＦにする。そしてその状態を、
基準電圧波形の繰返周期Ｔｐの二周期分に相当する時間だけ維持した後、基準電圧波形の
電圧が上限電圧Ｖｍａｘから低下して電圧Ｖ４に達したタイミング（時間ｔ２０）でゲー
ト素子３０２をＯＮにし、その後、基準電圧波形の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉまで低下した
ら、再びゲート素子３０２をＯＦＦにする。このようにすれば、図８に太い実線で示した
ように、初期電圧Ｖｉｎｉから電圧Ｖ４まで上昇して、その電圧Ｖ４を暫く保った後、再
び初期電圧Ｖｉｎｉまで低下するような駆動信号を圧電素子２０４に印加することができ
る。そして、このような駆動信号が印加されると、電圧が初期電圧Ｖｉｎｉから電圧Ｖ４
に上昇することによってインク室２０２の容積が少しだけ増加する。しかし増加量が少な
いため、インクカートリッジ２６からの新たなインクがインク室２０２に吸い込まれるこ
とはなく、噴射ノズル２００付近のインクがインク室２０２内に引き込まれるに過ぎない
。その後、駆動信号の電圧が電圧Ｖ４から初期電圧Ｖｉｎｉに低下すると、インク室２０
２の容積も元の容積まで減少する。この時の容積の減少量も僅かなので、インク室２０２
内に引き込まれていたインクが噴射ノズル２００付近に戻るだけで、噴射ノズル２００か
ら噴射されることはない。
【００５１】
そして、図８に示すように、このような駆動信号を繰り返して圧電素子２０４に印加し
てやれば、噴射ノズル２００付近のインクをインク室２０２内に引き込んだり、インク室
２０２内から噴射ノズル２００付近に戻したりすることを繰り返すことができる。その結
果、噴射ノズル２００付近のインクが撹拌されるので、インクの水分が蒸発、あるいは揮
発成分の揮発によって噴射ノズル２００のインクが変質することを回避することができる
。このような駆動信号を印加することも、ゲート素子３０２のＯＮ／ＯＦＦのタイミング
を制御するだけで実現することが可能となる。
【００５２】
Ｄ−２．第２の変形例 ：
また、上述した実施例では、繰返周期Ｔｐで基準電圧波形が繰り返し出力されており、
複数の周期に亘って基準電圧波形が出力されている間に、適切なタイミングでゲート素子
３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることによって駆動信号を印加している。従って、ゲー
ト素子３０２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるタイミングを、基準電圧波形の一周期分だけず
らしてやれば、噴射ノズル２００からインクを噴射するタイミングをずらすこともできる
。
【００５３】
図９は、第２の変形例で噴射ノズル２００からインクを噴射するタイミングをずらす様
子を例示した説明図である。図９に示される駆動信号は、図６を用いて前述した駆動信号
と同じであるが、図９に示した例では、図６の場合に比べて、基準電圧波形の一周期分だ
け遅れている。もちろん、複数周期分だけ遅れたタイミングで駆動信号を印加することも
できる。更には、基準電圧波形の一周期分あるいは複数周期分だけ早いタイミングで駆動
信号を印加することも可能である。従って、複数の噴射ノズル２００の中の所望の噴射ノ
ズル２００については、他の噴射ノズル２００とは異なるタイミングでインクを噴射する
ことも可能となる。
【００５４】
Ｄ−３．第３の変形例 ：
また、上述した実施例あるいは変形例では、図５に示した基準電圧波形、すなわち、下
限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまでは繰返周期Ｔｐのほぼ半分の時間（Ｔｒ≒０．
５Ｔｐ）で直線的に上昇し、残った繰返周期Ｔｐのほぼ半分の時間（Ｔｆ≒０．５Ｔｐ）
で、上限電圧Ｖｍａｘから下限電圧Ｖｍｉｎまで直線的に低下するような波形であるもの
として説明した。しかし、基準電圧波形は、このような波形に限らず種々の波形を用いる
ことができる。
【００５５】
図１０は、種々の基準電圧波形を例示した説明図である。たとえば、図１０（ａ）に示
した基準電圧波形では、下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまでは、繰返周期Ｔｐの
半分よりも長い時間（Ｔｒ＞０．５Ｔｐ）をかけてゆっくりと上昇し、上限電圧Ｖｍａｘ
から下限電圧Ｖｍｉｎまでは、繰返周期Ｔｐの半分よりも短い時間（Ｔｆ＜０．５Ｔｐ）
で急激に低下する。このような基準電圧波形を用いれば、インク室２０２の容積が増加す
る際にはゆっくりと増加する。このため、噴射ノズル２００付近のインクを大きく動かす
ことなく、インクカートリッジ２６から静かにインク室２０２にインクを吸い込むことが
できる。インク室２０２の容積が減少する際には急激に減少する。このため、噴射ノズル
２００から速い速度でインクを噴射することが可能となる。
【００５６】
また、図１０（ｂ）に示すように、正弦波、あるいは上限電圧Ｖｍａｘや下限電圧Ｖｍ
ｉｎ付近では電圧がゆっくりと変化するような波形を、基準電圧波形として用いることが
できる。図５や図１０（ａ）に例示したに示した三角波に比べれば、上限電圧Ｖｍａｘや
下限電圧Ｖｍｉｎ付近では電圧がゆっくりと変化するような波形（特に正弦波）は容易に
生成することができる。このため、第３の変形例では、基準電圧波形発生回路１１０を簡
単な構造によって実現することが可能となる。
【００５７】
Ｄ−４．第４の変形例 ：
上述した実施例あるいは変形例においては、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐは駆動信号に
対して十分に短い周期であればよいものとして説明した。すなわち、複数周期の基準電圧
波形が出力される間に、ゲート素子３０２を適切なタイミングでＯＮ／ＯＦＦすることに
よって駆動信号を印加するから、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐは、所望の駆動信号が得ら
れる程度に、十分に短ければよいものとして説明した。
【００５８】
しかし上述したように、駆動信号が圧電素子２０４に印加されると、インク室２０２の
容積が増減し、容積が減少する際にインク室２０２内のインクが噴射ノズル２００から噴
射される。そして、インク室２０２と、そのインク室２０２に噴射ノズル２００が設けら
れて、内部にインクが満たされている構造は、インク室２０２の容積や、噴射ノズル２０
０の開口面積や、インクの物性（粘度、比重など）によって定まる固有振動周期Ｔｃを有
している。この固有振動周期Ｔｃとの関係では、繰返周期Ｔｐを次のような周期に設定す
ることが望ましい。
【００５９】
図１１は、噴射ノズル２００からインクを噴射した後、噴射直後のインク室２０２の容
積をそのまま保持した場合に、噴射ノズル２００付近のインク界面がどのような動きをす
るかを示した説明図である。図１１（ａ）には、繰返し周期Ｔｐ（立上がり時間Ｔｒ、立
下がり時間Ｔｆ）である基準電圧波形（破線）と、圧電素子２０４に印加される駆動信号
（太い実線）と、圧電素子２０４の伸縮に伴うインク室２０２の容積変化、および噴射ノ
ズル２００付近でのインクの動きが模式的に示されている。また、図１１（ｂ）には、噴
射ノズル２００付近でのインク界面の変位が示されている。
【００６０】
図示されるように、駆動信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉの初期状態では、インク室２０
２は変形しておらず、噴射ノズル２００のほぼ先端までインクが満たされた状態となって
いる。その後、駆動信号の電圧を上昇（図１１（ａ）では上限電圧Ｖｍａｘまで上昇）さ
せると、圧電素子２０４が収縮してインク室２０２の容積が増加する。その結果、噴射ノ
ズル２００の先端付近にあったインク界面が、インク室２０２に向かって一時的に引き込
まれる。
【００６１】
その後、駆動信号の電圧を初期電圧Ｖｉｎｉよりも低い電圧まで一気に低下（図１１（
ａ）に示した例では下限電圧Ｖｍｉｎまで低下）させると、インク室２０２内のインクが
一気に押し出されて噴射ノズル２００から噴射される。図１１（ａ）には、駆動信号の電
圧が上限電圧Ｖｍａｘから下限電圧Ｖｍｉｎまで一気に低下した時に、インク室２０２内
のインクが噴射ノズル２００から押し出されて、液滴として噴射される様子が模式的に示
されている。
【００６２】
噴射ノズル２００からインクが噴射されると、噴射されたインクの分だけインク界面の
位置は後退する。しかし、インク室２０２内に残ったインクも、慣性によって噴射ノズル
２００の方向に向かっているので、インク界面は、後退した位置から噴射ノズル２００の
出口側に向かって前進しようとする。ここで、図１１（ａ）に示したように、インクを噴
射した直後の駆動信号の電圧（図１１（ａ）では下限電圧Ｖｍｉｎ）をそのまま維持した
とすると、噴射直後は噴射ノズル２００の出口側に向かっていたインクの流れはやがて収
まって、その反動で今度はインク室２０２内に戻る方向に流れようとする。このインク室
２０２内に戻ろうとするインクの流れは次第に強くなるが、やがて収まった後、再び噴射
ノズル２００の出口側に向かってインクが流れるようになる。このように、インクの噴射
完了後、そのままの状態を保つと、インク室２０２内には噴射ノズル２００の出口側に向
かう流れと、インク室２０２内に戻ろうとする流れとが交互に発生し、この周期はインク
室２０２の固有振動周期Ｔｃとなる。図１１（ｂ）には、このようなインクの動きに伴っ
て、噴射ノズル２００付近でインク界面の位置が変化する様子が示されている。
【００６３】
このようなインク界面の振動は時間の経過と共に次第に減衰していくが、まだインク界
面の振動が残存している状態で圧電素子２０４に駆動信号を印加すると、圧電素子２０４
の伸縮によるインク界面の動きが、残存するインク界面の振動の影響によって乱されてし
まうため、正常にインクを噴射することができなくなる。従って、インクの噴射後に生じ
るインク界面の振動は、できるだけ早めに減衰することが望ましい。そして、インク界面
の振動を減衰させるためには、インク室２０２内のインクが噴射ノズル２００の出口方向
に流れようとしているときに、インク室２０２の容積を増加（駆動信号の電圧を上昇）さ
せればよい。こうすれば、噴射ノズル２００の出口方向に向かうインクの流れが、インク
室２０２の容積増加に伴ってインクを引き戻そうとする力によって打ち消されるので、イ
ンク界面の振動を速やかに減衰させることができる。
【００６４】
図１１（ｂ）で言えば、インクの噴射後に噴射ノズル２００のインク界面が大きく後退
して、その後退の動きが反転に転じた時点から暫くの期間（図中に「Ａ」と表示、具体的
には、固有振動周期Ｔｃの半分の期間）が、インク室２０２内のインクに噴射ノズル２０
０の出口方向に向かう流れが生じる期間となる。従って、インクを噴射するために最低電
圧（ここでは下限電圧Ｖｍｉｎ）まで低下させた駆動信号の電圧を、最高電圧（ここでは
上限電圧Ｖｍａｘ）から低下させるタイミング（ここでは時間ｔ３）から固有振動周期Ｔ
ｃの期間が経過した後、図中「Ａ」の期間内で初期電圧Ｖｉｎｉまで戻してやればよい。
そして、このためには、図１１（ｂ）に示したように、基準電圧波形の繰返周期Ｔｐおよ
び立下がり期間Ｔｆは、インク室２０２の固有振動周期Ｔｃに対して、次の（式１）を満
たす範囲に設定しておけばよい。
Ｔｃ ≦ ｎ・Ｔｐ＋Ｔｆ ≦ １．５Ｔｃ ・・・・・（式１）
ここで、ｎは自然数であり、図１１に示した例ではｎ＝２となる。このようにしておけば
、インクの噴射後、インク室２０２のインクが噴射ノズル２００の出口方向に流れようと
している期間中に、駆動信号の電圧を初期電圧Ｖｉｎｉに戻すことができるので、インク
界面の振動を速やかに減衰させることが可能となる。
【００６５】
尚、より効果的にインク界面の振動を減衰させるためには、インク室の２０２内のイン
クが噴射ノズル２００の出口方向に流れようと加速している期間（図中「Ａ」の前半）内
でインク室２０２の容積を増加（駆動信号の電圧を上昇）させればよい。従って、基準電
圧波形の繰返周期Ｔｐは、インク室２０２の固有振動周期Ｔｃに対して、次の（式２）で
示される周期に設定しておけばよい。
Ｔｃ ≦ ｎ・Ｔｐ＋Ｔｆ ≦ １．２５Ｔｃ ・・・・・（式２）
このようにしておけば、インクの噴射後、インク室２０２のインクが噴射ノズル２００の
出口方向に流れようと加速している期間中に、駆動信号の電圧を初期電圧Ｖｉｎｉに戻す
ことができるので、インク界面の振動をより速やかに減衰させることが可能となる。
【００６６】
また、上述したようなインクの界面の振動を利用して噴射されるインクの速度を向上さ
せるために、繰返周期Ｔｐを次のような周期に設定することが望ましい。図１２は、駆動
信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉから駆動信号の電圧を上昇した後、インク室２０２の容積
をそのまま保持した場合に、噴射ノズル２００付近のインク界面がどのような動きをする
かを示した説明図である。図１２（ａ）には、繰返し周期Ｔｐ（立上がり時間Ｔｒ、立下
がり時間Ｔｆ）である基準電圧波形（破線）と、圧電素子２０４に印加される駆動信号（
太い実線）と、圧電素子２０４の伸縮に伴うインク室２０２の容積変化、および噴射ノズ
ル２００付近でのインクの動きが模式的に示されている。また、図１２（ｂ）には、噴射
ノズル２００付近でのインク界面の変位が示されている。
【００６７】
上述したように、駆動信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉの初期状態から駆動信号の電圧を
上昇（図１２（ａ）では上限電圧Ｖｍａｘまで上昇）させると、圧電素子２０４が収縮し
てインク室２０２の容積が増加する。その結果、噴射ノズル２００の先端付近にあったイ
ンク界面が、インク室２０２に向かって一時的に引き込まれるが、やがて収まった後、イ
ンク界面は元の位置（噴射ノズル２００の先端付近）に向かって戻っていく。このとき、
インク室２０２のインクが噴射ノズル２００の出口方向に流れようと加速しているので、
この加速に乗じてインク室２００の容積を減少（駆動信号の電圧を下降）させると、イン
ク室２０２内のインクがより加速されて噴射ノズル２００から噴射される。
【００６８】
図１２（ｂ）で言えば、駆動信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉの初期状態から駆動信号の
電圧を上昇させて、噴射ノズル２００のインク界面が大きく後退して、その後退の動きが
反転に転じた時点から暫くの期間（図中に「Ｂ」と表示、具体的には、固有振動周期Ｔｃ
の１／４の期間）が、インク室２０２内のインクが噴射ノズル２００の出口方向に流れよ
うと加速する期間となる。従って、駆動信号の電圧が初期電圧Ｖｉｎｉの初期状態から駆
動信号の電圧を上昇から上昇させるタイミング（ここでは時間ｔ１）から固有振動周期Ｔ
ｃの半分の期間（０．５Ｔｃ）が経過した後、図中「Ｂ」の期間内で駆動信号の電圧を下
降し始めればよい。そして、このためには、図１２（ｂ）に示したように、基準電圧波形
の繰返周期Ｔｐおよび立上がり期間Ｔｒは、インク室２０２の固有振動周期Ｔｃに対して
、少なくとも次の（式３）に示される範囲に設定しておけばよい。
０．５Ｔｃ ≦ ｍ・Ｔｐ＋Ｔｒ ≦ ０．７５Ｔｃ ・・・・・（式３）
ここで、ｍは自然数であり、図１２ではｍ＝１となる。このようにしておけば、インク室
２０２のインクが噴射ノズル２００の出口方向に流れようと加速している期間中に、駆動
信号の電圧を下降させることができるので、噴射されるインクの速度をより大きくするこ
とが可能となる。
【００６９】
尚、上述した実施例あるいは変形例で説明した条件（Ｔｒ≧０．５Ｔｐ）を考慮すると
、少なくとも基準電圧波形の繰返周期Ｔｐは、インク室２０２の固有振動周期Ｔｃの半分
以下であることが望ましい。加えて、「式１」のｎを２以上の値に設定することで、噴出
されるインクの速度の向上と、インク界面の振動の減衰を効率的に両立することが可能と
なる。
【００７０】
Ｄ−５．第５の変形例 ：
また、上述した実施例あるいは変形例では、圧電素子駆動回路１００が、インクジェッ
トプリンター１０の噴射ヘッド２４に搭載された圧電素子２０４を駆動するものとして説
明した。しかし、噴射ヘッド２４の圧電素子２０４に限らず、たとえばインクジェットプ
リンター１０以外の流体噴射装置にアクチュエーターとして搭載された圧電素子を駆動す
る場合にも、上述した圧電素子駆動回路１００を好適に適用することができる。
【００７１】
図１３は、圧電素子を用いて液体を噴射する流体噴射装置７０を例示した説明図である
。例示した流体噴射装置７０は、大きく分けると、流体をパルス状に噴射する噴射ユニッ
ト８０と、噴射ユニット８０から噴射される流体を噴射ユニット８０に向けて供給する流
体供給手段９０と、噴射ユニット８０および流体供給手段９０の動作を制御する制御ユニ
ット７５などから構成されている。
【００７２】
噴射ユニット８０は、金属製の第２ケース８３に、同じく金属製の第１ケース８４を重
ねた構造となっており、第２ケース８３の前面には円管形状の流体噴射管８２が立設され
、流体噴射管８２の先端にはノズル８１が挿着されている。第２ケース８３と第１ケース
８４との合わせ面には、薄い円板形状の流体室８５が設けられており、流体室８５は、流
体噴射管８２を介してノズル８１に接続されている。また、第１ケース８４の内部には、
アクチュエーターとしての圧電素子８６が設けられており、圧電素子８６を駆動すると流
体室８５が変形して、流体室８５の容積を変化させることが可能となっている。
【００７３】
流体供給手段９０は、噴射しようとする流体（水、生理食塩水、薬液など）が貯められ
た流体容器９３から、第１接続チューブ９１を介して流体を吸い上げた後、第２接続チュ
ーブ９２を介して噴射ユニット８０の流体室８５内に供給する。流体供給手段９０の動作
は、制御ユニット７５によって制御されている。更に、制御ユニット７５には圧電素子駆
動回路１００が内蔵されており、この圧電素子駆動回路１００が生成した駆動信号を供給
して圧電素子８６を駆動することによって、噴射ユニット８０のノズル８１から流体をパ
ルス状に噴射する。
【００７４】
このような流体噴射装置７０においても、圧電素子８６に印加する駆動信号を異ならせ
ることで、流体の噴射態様を異ならせることができる。そして、上述した本実施例あるい
は変形例の方法によって駆動信号を生成してやれば、複数種類の駆動信号を記憶しておか
なくても、圧電素子８６に印加する駆動信号を変更することができる。このため、制御ユ
ニット７５には、複数の駆動信号を記憶しておくための多くの記憶容量を確保しておく必
要がない。加えて、圧電素子駆動回路１００に設けられたゲート素子３０２をＯＮ／ＯＦ
Ｆさせるタイミングを変更することによって、駆動信号の最高電圧、あるいは最低電圧を
細かく変更することができるので、噴射ユニット８０の製造バラツキや経時変化による噴
射特性の違いを細かく補正して、安定した噴射特性を維持することが可能となる。
【００７５】
以上、各種の圧電素子駆動回路１００について説明したが、本発明は上記すべての実施
例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実
施することが可能である。例えば、薬剤や栄養剤を内包するマイクロカプセルを形成する
ことに用いる流体噴射装置など、医療機器を含む様々な電子機器を駆動するための圧電素
子を駆動する回路に対しても、本発明の圧電素子駆動回路１００を好適に適用することが
できる。
【符号の説明】
【００７６】
２…印刷媒体、 １０…インクジェットプリンター、 ２０…キャリッジ、
２２…キャリッジケース、 ２４…噴射ヘッド、 ２６…インクカートリッジ、
３０…駆動機構、 ３２…タイミングベルト、 ３４…ステップモーター、
４０…プラテンローラー、 ５０…プリンター制御回路、 ７０…流体噴射装置、
７５…制御ユニット、 ８０…噴射ユニット、 ８１…ノズル、
８２…流体噴射管、 ８３…第２ケース、 ８４…第１ケース、
８５…流体室、 ８６…圧電素子、 ９０…流体供給手段、
９１…第１接続チューブ、 ９２…第２接続チューブ、 ９３…流体容器、
１００…圧電素子駆動回路、 １１０…基準電圧波形発生回路、
１５０…ゲート素子制御回路、 ２００…噴射ノズル、 ２０２…インク室、
２０４…圧電素子、 ３００…ゲートユニット、 ３０２…ゲート素子、
Ｖｍｉｎ…下限電圧、 Ｖｉｎｉ…初期電圧、 Ｖｍａｘ…上限電圧、
Ｔｐ…繰返周期、 Ｔｃ…固有振動周期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を用いて流体室を変形させて該流体室の内部の流体を噴射する流体噴射装置に
用いられ、該圧電素子に駆動信号を印加する圧電素子駆動回路であって、
第１の電圧から、該第１の電圧よりも高い第２の電圧まで増加した後、該第２の電圧か
ら該第１の電圧まで減少する基準電圧波形を、所定の繰返周期で発生する基準電圧波形発
生手段と、
前記基準電圧波形発生手段と前記圧電素子との間に設けられて、該基準電圧波形発生手
段と該圧電素子とが電気的に接続された接続状態と、電気的に切断された切断状態とに切
り換えるスイッチと、
前記基準電圧波形の電圧の増減に合わせて前記スイッチを前記接続状態と前記切断状態
とに切り換えることによって、前記圧電素子に前記駆動信号を印加するスイッチ制御手段
と
を備える圧電素子駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電素子駆動回路であって、
前記流体噴射装置には、前記圧電素子が複数設けられており、
前記スイッチは、前記圧電素子に対して一つずつ設けられており、
前記スイッチ制御手段は、複数の前記スイッチについての前記接続状態と前記切断状態
とを、該スイッチ毎に個別に切り換える手段である
圧電素子駆動回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電素子駆動回路であって、
前記基準電圧波形発生手段は、前記流体室の固有振動周期の半分以下の前記繰返周期で
、前記基準電圧波形を発生する手段である
圧電素子駆動回路。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の圧電素子駆動回路と、
流体を噴射する噴射ノズルと、
前記圧電素子駆動回路によって前記駆動信号が印加されることで、前記噴射ノズルから
前記流体を噴射させ圧電素子と
を備える流体噴射装置。
【請求項１】
圧電素子を用いて流体室を変形させて該流体室の内部の流体を噴射する流体噴射装置に
用いられ、該圧電素子に駆動信号を印加する圧電素子駆動回路であって、
第１の電圧から、該第１の電圧よりも高い第２の電圧まで増加した後、該第２の電圧か
ら該第１の電圧まで減少する基準電圧波形を、所定の繰返周期で発生する基準電圧波形発
生手段と、
前記基準電圧波形発生手段と前記圧電素子との間に設けられて、該基準電圧波形発生手
段と該圧電素子とが電気的に接続された接続状態と、電気的に切断された切断状態とに切
り換えるスイッチと、
前記基準電圧波形の電圧の増減に合わせて前記スイッチを前記接続状態と前記切断状態
とに切り換えることによって、前記圧電素子に前記駆動信号を印加するスイッチ制御手段
と
を備える圧電素子駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電素子駆動回路であって、
前記流体噴射装置には、前記圧電素子が複数設けられており、
前記スイッチは、前記圧電素子に対して一つずつ設けられており、
前記スイッチ制御手段は、複数の前記スイッチについての前記接続状態と前記切断状態
とを、該スイッチ毎に個別に切り換える手段である
圧電素子駆動回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電素子駆動回路であって、
前記基準電圧波形発生手段は、前記流体室の固有振動周期の半分以下の前記繰返周期で
、前記基準電圧波形を発生する手段である
圧電素子駆動回路。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の圧電素子駆動回路と、
流体を噴射する噴射ノズルと、
前記圧電素子駆動回路によって前記駆動信号が印加されることで、前記噴射ノズルから
前記流体を噴射させ圧電素子と
を備える流体噴射装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２３９３６（Ｐ２０１２−２２３９３６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１７９８（Ｐ２０１１−９１７９８）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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