(57)【要約】【課題】直列に接続する蓄電素子の数を抑えながらも多種類の電圧値を出力可能とする。【解決手段】第１蓄電素子群の蓄電素子を直列に接続することにより第１出力電圧を発生させるとともに、第２蓄電素子群の蓄電素子を直列に接続することにより、第１出力電圧とは異なる第２出力電圧を発生させる。そして、第１出力電圧と第２出力電圧とを切り換えて負荷に接続する。こうすると、蓄電素子群内の蓄電素子を直列に接続することから、直列に接続する蓄電素子の個数を全体の蓄電素子の個数よりも抑えることが可能である。そして、第１蓄電素子群と第２蓄電素子群とを切り換えて負荷に接続することから、第１蓄電素子が発生する複数種類の電圧に加えて第２蓄電素子群が発生する複数種類の電圧を印加することが可能となるので、直列に接続される蓄電素子の数を抑えながらも多種類の電圧を負荷に印加することが可能となる。【選択図】図５
2011045192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電圧を印加することにより、該負荷を駆動する負荷駆動回路であって、
電源によって充電される複数の蓄電素子からなる第１蓄電素子群および第２蓄電素子群
と、
前記第１蓄電素子群に含まれる前記複数の蓄電素子間の接続状態を切り換えて、直列に
接続された該蓄電素子の個数を変化させることにより、段階的に切り換わる複数の出力電
圧である第１出力電圧を発生させる第１出力電圧発生手段と、
前記第２蓄電素子群に含まれる前記複数の蓄電素子間の接続状態を切り換えて、直列に
接続された該蓄電素子の個数を変化させることにより、前記第１出力電圧とは異なる電圧
で、段階的に切り換わる複数の出力電圧である第２出力電圧を発生させる第２出力電圧発
生手段と、
前記第１出力電圧と前記第２出力電圧とを切り換えて前記負荷に接続することにより、
該負荷に電圧を印加する電圧印加手段と
を備える負荷駆動回路。
【請求項２】
前記第１蓄電素子群の蓄電素子と、前記第２蓄電素子群の蓄電素子とは、異なる電圧に
充電されている請求項１に記載の負荷駆動回路。
【請求項３】
請求項１に記載の負荷駆動回路であって、
前記第１出力電圧発生手段は、所定の基準電圧である第１基準電圧に対して前記複数の
蓄電素子を直列に接続することにより、前記第１出力電圧を発生させる手段であり、
前記第２出力電圧発生手段は、前記第１基準電圧とは異なる第２基準電圧に対して前記
複数の蓄電素子を直列に接続することにより、前記第２出力電圧を発生させる手段である
負荷駆動回路。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の負荷駆動回路であって、
前記第１蓄電素子群の蓄電素子は、前記第２出力電圧が前記負荷に接続された状態で充
電され、前記第２蓄電素子群の蓄電素子は、前記第１出力電圧が該負荷に接続された状態
で充電される負荷駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧波形を印加して負荷を駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加することにより、半導体素子や誘電体素子などの電子素子の負荷を駆動する
技術は、種々の装置で広く用いられている。例えば、インクジェットプリンターなどの流
体噴射装置では、電圧に応じて伸縮するピエゾ素子に電圧を印加することで、噴射口から
流体を押し出して噴射している。また、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの
表示装置では、液晶に電圧を印加して液晶分子を整列させたり、あるいは有機ＥＬ素子に
電圧を印加して発光させることによって画像を表示している。また、電子素子に限らず、
モーターや電磁石などの種々の負荷に電圧を印加して負荷を駆動する技術も広く用いられ
ている。
【０００３】
これら種々の負荷を駆動する装置では、負荷に印加する電圧の波形（電圧波形）を制御
することで負荷の動作を制御しており、このため、電圧波形を正確に生成することが重要
である。そこで、複数のコンデンサーを充電しておき、それらのコンデンサーを直列接続
して電圧を上昇させるとともに、直列に接続するコンデンサーの数を変えることで電圧値
を変化させる回路（いわゆるチャージポンプ回路）を用いて電圧波形を生成する技術が提
案されている（特許文献１）。この技術では、直列に接続するコンデンサーの数によって
出力される電圧値が決まるので、多数のコンデンサーを備えておくことにより、多数の種
類の電圧値を出力して正確な電圧波形を生成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３０４８４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、提案されている技術では、多数のコンデンサーが直列に接続されるために、回
路のインピーダンスが増大してしまうという問題があった。すなわち、多数のコンデンサ
ーを直列に接続する場合、コンデンサーとコンデンサーとを接続する配線やスイッチ等も
増えるので、スイッチや配線の電気抵抗に起因して回路のインピーダンスが増加してしま
う。その結果、回路のインピーダンスに電力が消費されて電力効率が悪化したり、あるい
は、インピーダンスの増加に伴って回路の時定数が増加することにより、回路を高速に駆
動させることが困難になる等の不都合が生じる。
【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、
出力可能な電圧値の種類を増やして正確な電圧波形を出力可能としながらも、直列に接続
するコンデンサーの数を抑えて回路のインピーダンスの増加を抑制する技術の提供を目的
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、本発明の負荷駆動回路は次の構成を
採用した。すなわち、
負荷に電圧を印加することにより、該負荷を駆動する負荷駆動回路であって、
電源によって充電される複数の蓄電素子からなる第１蓄電素子群および第２蓄電素子群
と、
前記第１蓄電素子群に含まれる前記複数の蓄電素子間の接続状態を切り換えて、直列に
接続された該蓄電素子の個数を変化させることにより、段階的に切り換わる複数の出力電
圧である第１出力電圧を発生させる第１出力電圧発生手段と、
前記第２蓄電素子群に含まれる前記複数の蓄電素子間の接続状態を切り換えて、直列に
接続された該蓄電素子の個数を変化させることにより、前記第１出力電圧とは異なる電圧
で、段階的に切り換わる複数の出力電圧である第２出力電圧を発生させる第２出力電圧発
生手段と、
前記第１出力電圧と前記第２出力電圧とを切り換えて前記負荷に接続することにより、
該負荷に電圧を印加する電圧印加手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
かかる本発明の負荷駆動回路では、第１蓄電素子群の蓄電素子を直列に接続することに
より第１出力電圧を発生させる。また、第２蓄電素子群の蓄電素子を直列に接続すること
により、第１出力電圧とは異なる第２出力電圧を発生させる。そして、第１出力電圧と第
２出力電圧とを切り換えて負荷に接続することで、負荷に電圧を印加する。
【０００９】
複数の蓄電素子を第１蓄電素子群と第２蓄電素子群とに分け、それぞれの蓄電素子群内
で蓄電素子を直列に接続すれば、直列に接続する蓄電素子の個数を全体の蓄電素子の個数
よりも抑えることが可能である。もっとも、蓄電素子を直列に接続して電圧を発生させる
以上、発生可能な電圧の種類の数は直列に接続される蓄電素子の個数に限られるので、こ
うした場合、発生できる電圧の種類の数は、第１蓄電素子群と第２蓄電素子群との全体の
蓄電素子の個数よりも少なくなる。そこで、第１蓄電素子群と第２蓄電素子群とで異なる
電圧を発生させ、それぞれの蓄電素子群が発生した電圧を切り換えて負荷に印加すれば、
第１蓄電素子が発生する複数種類の電圧に加えて、第２蓄電素子群が発生する第１蓄電素
子群とは異なる複数種類の電圧を印加することができるので、第１蓄電素子群の蓄電素子
の個数や第２蓄電素子群の蓄電素子の個数よりも多くの種類の電圧を負荷に印加すること
が可能となる。これにより、直列に接続される蓄電素子の個数を抑制しながらも多種類の
電圧を負荷に印加することが可能となる。
【００１０】
尚、蓄電素子は、充電されて電圧を発生する素子であれば、どのような素子であっても
よい。例えば、コンデンサーのように充電されて電荷が供給されると内部に電荷を蓄える
ことによって電圧を発生する素子であってもよいし、あるいは、二次電池のように内部に
化学的なエネルギーを蓄えることによって電圧を発生する素子であってもよい。
【００１１】
また、上述した本発明の負荷駆動回路では、第１蓄電素子群の蓄電素子と第２蓄電素子
群の蓄電素子とが、異なる電圧に充電されるものとしてもよい。
【００１２】
第１蓄電素子群の蓄電素子の電圧と、第２蓄電素子群の蓄電素子の電圧とを異ならせて
おけば、それぞれの蓄電素子群の蓄電素子を直列に接続した状態においても電圧を異なら
せることができるので、第１出力電圧と第２出力電圧とを異ならせることが可能となり、
その結果、第１出力電圧と第２出力電圧を切り換えて負荷に接続することで多種類の電圧
を負荷に印加することが可能となる。こうすれば、第１蓄電素子群の蓄電素子および第２
蓄電素子群の蓄電素子を直列に接続するだけでよく、第１出力電圧と第２出力電圧とを異
ならせるための基準電圧を生成する電源等を備える必要がないので、装置構成を簡素に保
つことが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明の負荷駆動回路では、第１出力電圧を出力する際に、直列に接続
した第１蓄電素子群の蓄電素子を第１基準電圧に接続するとともに、第２出力電圧を出力
する際には、直列に接続した第２蓄電素子群の蓄電素子を、第１基準電圧とは異なる第２
基準電圧に接続することとしてもよい。
【００１４】
第１基準電圧と第２基準電圧とを異ならせれば、その基準電圧に第１蓄電素子群および
第２蓄電素子群を接続した状態においても電圧を異ならせることができるので、第１出力
電圧と第２出力電圧とを異ならせることが可能となり、その結果、第１出力電圧と第２出
力電圧を切り換えて負荷に接続することで多種類の電圧を負荷に印加することが可能とな
る。また、第１基準電圧に応じて第１出力電圧が変わり、第２基準電圧に応じて第２出力
電圧が変わることから、第１基準電圧や第２基準電圧を変えることで、第１出力電圧や第
２出力電圧を変えることが可能となる。例えば、第２基準電圧を、第１出力電圧の最大の
電圧よりも高い電圧にしておけば、第１出力電圧と第２出力電圧とで異なる範囲の電圧を
出力することが可能となり、出力可能な電圧値の範囲（いわゆるダイナミックレンジ）を
広げることも可能となる。
【００１５】
また、上述した本発明の負荷駆動回路では、第１出力電圧を負荷に接続した状態で第２
蓄電素子群の蓄電素子が充電され、第２出力電圧を負荷に接続した状態で第１蓄電素子群
の蓄電素子が充電されるものとしてもよい。
【００１６】
充電した蓄電素子を用いて電圧を出力する場合、電圧の出力に伴って蓄電素子の電圧が
降下するので、やがては電圧の出力を中断して蓄電素子を充電しなおす必要があるが、こ
うすれば、負荷に電圧を印加している間に蓄電素子を充電することができるので、電圧の
印加を続けながらも蓄電素子の電圧を保つことが可能となり、その結果、電圧を中断する
ことなく負荷に付加し続けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施例のピエゾ素子駆動回路を搭載したインクジェットプリンターの大まかな構成を示した説明図である。
【図２】噴射ヘッドの内部の機構を詳細に示した説明図である。
【図３】ピエゾ素子に印加する電圧波形（駆動電圧波形）を例示した説明図である。
【図４】本実施例のインクジェットプリンターに備えられたピエゾ素子駆動回路およびその周辺の回路構成を示した説明図である。
【図５】本実施例のピエゾ素子駆動回路の構成を示した説明図である。
【図６】本実施例のピエゾ素子駆動回路のチャージポンプ回路（チャージポンプＡ）を用いて複数の種類の電圧値を出力する様子を示した説明図である。
【図７】本実施例のピエゾ素子駆動回路のチャージポンプＢを電源に直列に接続した状態で動作させる様子を示した説明図である。
【図８】本実施例のピエゾ素子駆動回路によって多数の電圧値を出力可能としながらも直列に接続するコンデンサーの数を抑制することが可能となる様子を概念的に示した説明図である。
【図９】電圧を出力している間にコンデンサーを充電する第１変形例のピエゾ素子駆動回路を示した説明図である。
【図１０】チャージポンプＡのコンデンサーを充電する電源の電圧値とチャージポンプＢのコンデンサーを充電する電源の電圧値とを異なる電圧値にした第２変形例のチャージポンプ駆動回路を例示した説明図である。
【図１１】２つのチャージポンプにおいて充電用電源を共通化した第３変形例のピエゾ素子駆動回路を示した説明図である。
【図１２】電源の電圧を出力端子から直接出力可能とした第４変形例のピエゾ素子駆動回路を示した説明図である。
【図１３】ピエゾ素子に投入した電力をピエゾ素子駆動回路のコンデンサーに回収する様子を概念的に示した説明図である。
【図１４】ピエゾ素子からチャージポンプＡのコンデンサーに電力を回収する動作と充電用電源を用いてチャージポンプＡのコンデンサーを充電する動作とを組み合わせることによりチャージポンプＡのコンデンサーを適切に充電された状態に保つ様子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．インクジェットプリンターの装置構成：
Ｂ．本実施例のピエゾ素子駆動回路：
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１変形例：
Ｃ−２．第２変形例：
Ｃ−３．第３変形例：
Ｃ−４．第４変形例：
Ｃ−５．第５変形例：
【００１９】
Ａ．インクジェットプリンターの装置構成  ：
図１は、本実施例のピエゾ素子駆動回路を搭載したインクジェットプリンターの大まか
な構成を示した説明図である。図示されているように、インクジェットプリンター１０は
、主走査方向に往復動しながら印刷媒体２上にインクドットを形成するキャリッジ２０と
、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０と、印刷媒体２の紙送りを行うためのプラ
テンローラー４０などから構成されている。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などが設けられており、インクカートリッジ２６内のインクを噴射ヘッド２
４に導いて、噴射ヘッド２４から印刷媒体２に向かって正確な分量のインクを噴射するこ
とが可能となっている。
【００２０】
キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０は、主走査方向に延設されたガイドレール
３８と、内側に複数の歯形が形成されたタイミングベルト３２と、タイミングベルト３２
を駆動させる駆動プーリ３４およびステップモータ３６などから構成されている。タイミ
ングベルト３２の一部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
を駆動することによって、ガイドレール３８に沿ってキャリッジケース２２を精度良く移
動させることができる。
【００２１】
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によって駆動され
て、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となっている。これらの
各機構は、インクジェットプリンター１０に搭載されたプリンター制御回路５０によって
制御されており、プリンター制御回路５０の制御の下で、プラテンローラー４０が印刷媒
体２を紙送りするとともに、キャリッジケース２２が主走査方向に移動しながら噴射ヘッ
ド２４からインクを噴射することにより、印刷媒体２上に画像を印刷する。
【００２２】
図２は、噴射ヘッド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、複数の噴射口２００が設けら
れており、それぞれの噴射口２００からインク滴を噴射することが可能となっている。各
噴射口２００はそれぞれインク室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ている。インク室２０２の上にはピエ
ゾ素子２０４（圧電素子）が設けられており、ピエゾ素子２０４に電圧を印加すると、ピ
エゾ素子が変形してインク室２０２を加圧することにより、噴射口２００からインク滴を
噴射することが可能となっている。また、ピエゾ素子２０４は、印加される電圧の電圧値
に応じて変形量が変わるので、ピエゾ素子２０４に印加する電圧を適切に制御すれば、イ
ンク室２０２を押す力や押すタイミングを調節して、噴射するインク滴のサイズを変更す
ることが可能である。このため、インクジェットプリンター１０は、次のような電圧波形
をピエゾ素子２０４に印加している。
【００２３】
図３は、ピエゾ素子に印加する電圧波形（駆動電圧波形）を例示した説明図である。図
示されている様に、駆動電圧波形は、時間の経過とともに電圧が上昇し、その後降下して
元の電圧値に戻る台形状の波形をしている。また、図中には、駆動電圧波形に応じてピエ
ゾ素子２０４が伸縮する様子が示されている。図示されている様に、駆動電圧波形の電圧
値が上昇していくと、これに対応して、ピエゾ素子２０４が徐々に収縮していく。このと
き、ピエゾ素子２０４に引っ張られてインク室２０２が膨張するので、インクカートリッ
ジ２６からインク室２０２内にインクを供給することができる。電圧値が上昇してピーク
に達した後、電圧値が降下していくと、今度は、ピエゾ素子２０４が伸張することによっ
て、インク室２０２を圧縮して噴射口２００からインクを噴射する。このとき、駆動電圧
波形は、元の電圧値（図中「初期電圧」と示した電圧値）よりも低い電圧値まで下がるよ
うになっており、ピエゾ素子２０４を初期状態よりも伸張させてインクを十分に押し出す
ことが可能となっている。その後、駆動電圧波形は初期電圧へと戻り、これに対応して、
ピエゾ素子２０４も初期状態へと戻る。
【００２４】
この様に、インクジェットプリンター１０は、インク室２０２にピエゾ素子２０４が設
けられており、ピエゾ素子２０４に適切な駆動電圧波形を印加することによって、噴射ヘ
ッド２４からインク滴を噴射することが可能となっている。このため、インクジェットプ
リンター１０は、各機構の動作を制御するプリンター制御回路５０に加えて、駆動電圧波
形を生成してピエゾ素子２０４に印加するピエゾ素子駆動回路１００を備えている。
【００２５】
図４は、本実施例のインクジェットプリンターに備えられたピエゾ素子駆動回路および
その周辺の回路構成を示した説明図である。ピエゾ素子駆動回路１００の詳細な構成につ
いては後で詳しく説明するが、ピエゾ素子駆動回路１００は、おおまかには、電圧を発生
させる電源と、電源からの電圧を変化させて電圧波形を生成する波形生成部とから構成さ
れている。また、ピエゾ素子駆動回路１００の動作は、プリンター制御回路５０によって
制御されるようになっており、プリンター制御回路５０はピエゾ素子駆動回路１００を制
御することで、目的の駆動電圧波形をピエゾ素子２０４に印加することが可能となってい
る。
【００２６】
ピエゾ素子駆動回路１００の出力は、図示されている様に、ゲートユニット３００へと
接続されている。ゲートユニット３００は、並列に接続された複数のゲート素子３０２か
ら構成されており、それぞれのゲート素子３０２の先には、ピエゾ素子２０４が接続され
ている。各ゲート素子３０２は、個別に導通状態または切断状態とすることが可能となっ
ており、インクを噴射しようとする噴射口のゲート素子３０２だけを導通状態にすれば、
対応するピエゾ素子２０４だけに駆動電圧波形を印加して、その噴射口２００からインク
滴を噴射することが可能となっている。
【００２７】
プリンター制御回路５０は、こうした回路構成を用いて、画像を次のように印刷する。
まず、印刷しようとする画像の画像データに基づいて、インク滴を噴射する噴射口２００
と、噴射するインク滴のサイズとを決定し、噴射するインク滴のサイズに応じて、そのサ
イズのインク滴を噴射するための駆動電圧波形を決定する。そして、ゲートユニット３０
０に命令を送ってその噴射口２００に対応するゲート素子３０２を導通状態にさせるとと
もに、ピエゾ素子駆動回路１００を動作させて目的の駆動電圧波形を生成する。こうして
生成された駆動電圧波形は、ゲート素子３０２を介して目的の噴射口２００のピエゾ素子
２０４へと印加され、その結果、目的の噴射口２００から目的のサイズのインク滴が噴射
される。
【００２８】
ここで、こうした駆動電圧波形は、前述した様に、充電したコンデンサーを直列に接続
したり切り離したりすることで電圧を変化させる回路（チャージポンプ回路）を用いて生
成することが可能である。チャージポンプ回路では、直列に接続するコンデンサーの数に
よって出力される電圧の電圧値が決まるので、多数のコンデンサーを備えておけば、多数
の種類の電圧を出力して精度の高い駆動電圧波形を生成することができる。もっとも、多
数のコンデンサーを直列に接続すると、コンデンサーとコンデンサーとを接続するスイッ
チや配線なども増えるので、スイッチ等の抵抗に起因して回路のインピーダンスが増加し
てしまい、その結果、電力消費が大きくなったり、回路の時定数が増大して回路を高速に
駆動することができなくなる等の不都合が生じる。そこで、本実施例のピエゾ素子駆動回
路１００では、次のような回路構成を採用することにより、多種類の電圧を出力可能とし
ながらも、直列に接続するコンデンサーの数を抑えて、インピーダンスの増加を抑制可能
としている。
【００２９】
Ｂ．本実施例のピエゾ素子駆動回路  ：
図５は、本実施例のピエゾ素子駆動回路の構成を示した説明図である。図示されている
様に、ピエゾ素子駆動回路１００は、コンデンサーＣ１〜Ｃ４と、それらを接続するスイ
ッチ等から構成されている。また、これらのコンデンサーＣ１〜Ｃ４は、図中に「ａ」と
示した各スイッチを閉じることで、図中に「充電用電源」と示した電源と並列に接続する
ことが可能となっており、充電用電源と並列に接続することで所定の電圧値（図中「Ｅ」
と示した電圧値）に充電することが可能となっている。尚、これらのスイッチや電源は、
プリンター制御回路５０によって制御されるようになっており、プリンター制御回路５０
はこれらを操作することで、ピエゾ素子駆動回路１００の動作を制御することが可能であ
る（図４を参照）。
【００３０】
ここで、本実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、図中に「ＳＷ＿Ａ」と示したスイ
ッチを閉じることでコンデンサーＣ１とコンデンサーＣ２とを直列に接続することが可能
であり、コンデンサーＣ１およびコンデンサーＣ２は、いわゆるチャージポンプ回路とし
て使用することが可能となっている（図中に「チャージポンプＡ」と示した部分を参照）
。同様に、コンデンサーＣ３およびコンデンサーＣ４は、図中に「ＳＷ＿Ｂ」と示したス
イッチを操作することで、チャージポンプ回路として使用することが可能となっている（
図中に「チャージポンプＢ」と示した部分を参照）。本実施例のピエゾ素子駆動回路１０
０では、こうしたチャージポンプ回路を用いることにより、複数の種類の電圧を次のよう
に出力する。
【００３１】
図６は、本実施例のピエゾ素子駆動回路のチャージポンプ回路（チャージポンプＡ）を
用いて、複数の種類の電圧を出力する様子を示した説明図である。図６（ａ）には、チャ
ージポンプＡのコンデンサーＣ１を出力端子に接続することにより、コンデンサーＣ１の
電圧（図中に「Ｅ」と示した電圧値の電圧）を出力する様子が示されている。図示されて
いる様に、スイッチＳＷ＿ＣをチャージポンプＡの側に切り換えると、コンデンサーＣ１
が出力端子に接続されるので、コンデンサーＣ１の電圧値（図中に「Ｅ」と示した電圧値
）の電圧を出力端子から出力することが可能となる。また、図６（ｂ）に示されている様
に、スイッチＳＷ＿Ａを閉じると、今度はコンデンサーＣ１とコンデンサーＣ２とを直列
に接続した状態でコンデンサーＣ１を出力端子に接続するにすることができる。こうする
と、コンデンサーＣ１の電圧値「Ｅ」にコンデンサーＣ２の電圧値「Ｅ」が加算されるの
で、電圧値が「２Ｅ」の電圧を出力端子から出力することが可能となる。
【００３２】
このように、本実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、チャージポンプＡのコンデン
サーを直列に接続したり切断したりすることにより、複数の種類の電圧（図６の例では、
電圧値「Ｅ」の電圧および電圧値「２Ｅ」の電圧）を出力することが可能となっている。
また、チャージポンプＡだけでなく、コンデンサーＣ３とコンデンサーＣ４とにより構成
されるチャージポンプＢについても同様に、コンデンサーを直列に接続したり切断したり
することで複数の種類の電圧を出力することが可能である。そして、スイッチＳＷ＿Ｃ（
図５を参照）をチャージポンプＡの側に切り換えれば、チャージポンプＡの電圧を出力す
ることが可能であり、チャージポンプＢの側に切り換えれば、チャージポンプＢの電圧を
出力することが可能である。
【００３３】
もっとも、チャージポンプＡが出力する電圧とチャージポンプＢが出力する電圧とが同
じ場合、２つのチャージポンプを切り換えて用いても、出力可能な電圧の種類の数は１つ
のチャージポンプを用いた場合と変わらない。そこで、本実施例のピエゾ素子駆動回路１
００では、コンデンサーを充電する充電用電源の他にも電源を備えており（図５を参照）
、この電源をチャージポンプＢに接続した状態でチャージポンプＢを動作させることによ
り、チャージポンプＢの出力電圧をチャージポンプＡの出力電圧と異ならせて、より多数
の種類の電圧を出力可能としている。この点について、図７を参照しながら説明する。
【００３４】
図７は、本実施例のピエゾ素子駆動回路のチャージポンプＢを電源に直列に接続した状
態で動作させる様子を示した説明図である。図７（ａ）には、チャージポンプＢのコンデ
ンサーの１つを用いて電圧を出力する様子が示されている。チャージポンプＢのコンデン
サーを用いて電圧を出力する際には、図７（ａ）に示されている様に、スイッチＳＷ＿Ｃ
をチャージポンプＢの側に切り換えて、コンデンサーＣ３の一方の端子を出力端子に接続
する。ここで、コンデンサーＣ３のもう一方の端子は電源に接続されているので、こうす
ると、コンデンサーＣ３と電源とが直列に接続された状態でコンデンサーＣ３が出力端子
に接続される。その結果、コンデンサーＣ３の電圧値「Ｅ」に電源の電圧値「２Ｅ」が加
算されて電圧値「３Ｅ」の電圧が出力端子から出力される。すると前述した様に、チャー
ジポンプＡにおいて１つのコンデンサーを用いて電圧を出力した場合、出力される電圧の
電圧値はコンデンサー１つ分の電圧値「Ｅ」なので（図６（ａ）を参照）、チャージポン
プＢでは、チャージポンプＡと同様に１つのコンデンサーを用いて電圧を出力するにもか
かわらず、チャージポンプＡとは異なる電圧を出力することが可能となる。
【００３５】
また、図７（ｂ）に示されている様に、スイッチＳＷ＿Ｂを閉じると、コンデンサーＣ
３とコンデンサーＣ４とを直列に接続した状態で、これらのコンデンサーを電源に接続す
ることができる。こうすると、コンデンサーＣ４とコンデンサーＣ３の２つのコンデンサ
ーの電圧値（図中にそれぞれ「Ｅ」と示した電圧値）に電源の電圧値（図中に「２Ｅ」と
示した電圧値）を加算した電圧値「４Ｅ」の電圧を出力することができるので、チャージ
ポンプＡで同じように２つのコンデンサーを用いて電圧を出力する場合（電圧値は「２Ｅ
」）とは異なる電圧を出力することが可能となる。
【００３６】
この様に、本実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、チャージポンプＢを電源に直列
に接続した状態で動作させることにより、チャージポンプＢからはチャージポンプＡとは
異なる電圧を出力することが可能となっている。そして、チャージポンプＡとチャージポ
ンプＢとで出力する電圧を異ならせることにより、本実施例のピエゾ素子駆動回路１００
では、多種類の電圧を出力可能としながらも、直列に接続するコンデンサーの数を抑制す
ることが可能となっている。この点について、図８を参照しながら説明する。
【００３７】
図８は、本実施例のピエゾ素子駆動回路によって、多種類の電圧を出力可能としながら
も、直列に接続するコンデンサーの数を抑制することが可能となる様子を概念的に示した
説明図である。図中の横軸には、ピエゾ素子駆動回路１００のチャージポンプＡおよびチ
ャージポンプＢによって出力される電圧が示されており、また、図中の横軸の上側には、
こうした各電圧をチャージポンプＡおよびチャージポンプＢが出力する様子が概念的に示
されている。
【００３８】
前述した様に、チャージポンプＡは、コンデンサーを１つだけ接続した状態で電圧を出
力したり、２つのコンデンサーを直列接続した状態で電圧を出力することが可能であるが
、いずれの態様においても、チャージポンプＡのコンデンサーの一方の端子はＧＮＤに接
続されている（図６を参照）。このため、チャージポンプＡは、ＧＮＤの電圧値（図８に
「０」と示した電圧値）を基準に動作する。そして、１つのコンデンサーを用いて電圧を
出力する場合には、この基準の電圧値「０」に対してコンデンサー１つ分の電圧値の「Ｅ
」が加算されて電圧値「Ｅ」の電圧が出力され、２つのコンデンサーを直列に接続して電
圧を出力する場合には、基準の電圧値「０」に対してコンデンサー２つ分の電圧値の「２
Ｅ」が加算されて電圧値「２Ｅ」の電圧が出力される。
【００３９】
これに対してチャージポンプＢでは、前述した様に、コンデンサーの一方の端子が電源
に接続されており、このため、チャージポンプＢは、電源の電圧値（図中に「２Ｅ」と示
した電圧値）を基準に動作する。そして、コンデンサーを１つ接続した場合には、基準の
電圧値「２Ｅ」に対してコンデンサー１つ分の電圧値の「Ｅ」が加算されて、電圧値が「
３Ｅ」の電圧が出力され、２つのコンデンサーを直列に接続した場合には、基準の電圧値
「２Ｅ」に対してコンデンサー２つ分の電圧値の「２Ｅ」が加算されて、電圧値が「４Ｅ
」の電圧が出力される。
【００４０】
このように、本実施例のピエゾ素子駆動回路では、２つのチャージポンプで動作の基準
となる電圧値を互いに異ならせており、その結果、２つのチャージポンプからは、互いに
異なる電圧を出力することが可能となっている。そして、こうした互いに異なる電圧を出
力する２つのチャージポンプを切り換えて用いることで、１つのチャージポンプを用いる
場合よりも多くの種類の電圧を出力することが可能となっている。
【００４１】
また、このように２つのチャージポンプを備えることから、本実施例のピエゾ素子駆動
回路１００では、コンデンサーを直列に接続する際には、チャージポンプＡのコンデンサ
ー同士あるいはチャージポンプＢのコンデンサー同士を直列に接続すればよく、チャージ
ポンプＡのコンデンサーとチャージポンプＢのコンデンサーとを直列に接続する必要はな
い。このため、直列に接続するコンデンサーの数は、多くてもそれぞれのチャージポンプ
に備えられたコンデンサーの数（図８の例では、２個）に限られる。これにより、本実施
例のピエゾ素子駆動回路１００では、直列に接続するコンデンサーの数を抑制することが
可能となっており、その結果、コンデンサー同士を接続する配線やスイッチの数を抑制し
て回路のインピーダンスの増加を抑えることが可能となっている。
【００４２】
そして、各々のチャージポンプから出力できる電圧値の種類の数は、各々のチャージポ
ンプに備えられたコンデンサーの数に限られるものの、前述したように、２つのチャージ
ポンプが出力する電圧値が異なることから、２つのチャージポンプを用いることで多数の
種類の電圧値を出力することが可能であり、これにより、本実施例のピエゾ素子駆動回路
１００では、直列に接続するコンデンサーの数を抑制しながらも、多数の電圧値を出力す
ることが可能となっている。
【００４３】
尚、上述した実施例では、チャージポンプＢに直列に接続する電源の電圧値は、チャー
ジポンプＡが出力する電圧の最大の電圧値（図中に「２Ｅ」と示した電圧値）に一致して
いるものとして説明した。しかし、電源を用いることで、チャージポンプＢが出力する電
圧値とチャージポンプＡが出力する電圧値とを異ならせることができればよいので、電源
の電圧値は、チャージポンプＡの最大の電圧値と必ずしも一致させる必要はない。例えば
、チャージポンプＡの最大電圧値「２Ｅ」よりも大きくしてもよいし、逆に、チャージポ
ンプＡの最大電圧値「２Ｅ」よりも小さくしてもよい。更には、コンデンサーの電圧値「
Ｅ」よりも低い電圧値とすることも可能である。こうした場合でも、チャージポンプＢの
コンデンサーに電源を直列に接続すれば、コンデンサーの電圧値に電源の電圧値が加算さ
れることによって、チャージポンプＡの電圧値とチャージポンプＢの電圧値とを異ならせ
ることができるので、２つのチャージポンプを用いることで多数の電圧値を出力すること
が可能となる。
【００４４】
また、本実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、直列に接続するコンデンサーの数を
抑えることが可能なことから、ピエゾ素子駆動回路１００をより高速に駆動することも可
能となっている。すなわち、複数のコンデンサーを直列に接続する場合、コンデンサー全
体の静電容量（合成静電容量）は個々のコンデンサーの静電容量よりも小さくなる性質が
あるので、多数のコンデンサーを直列に接続する場合には、個々のコンデンサーの静電容
量を予め大きくしておく必要がある。こうした場合、コンデンサーの容量が大きいことか
らコンデンサーを充電するのに長い時間が必要となるので、電圧波形を出力してコンデン
サーの電荷を消費した後に、再びコンデンサーを充電して電圧波形を出力するまでに時間
がかかってしまい、電圧波形を早い周期で出力することが困難となる。あるいは、インク
ジェットプリンター１０に電源を投入した直後にコンデンサーを充電するのに時間がかか
り、その結果、電源を投入してから印刷を開始するまでに時間がかかってしまう虞もある
。これに対して本実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、直列に接続するコンデンサー
の数を少なく抑えることができるので、個々のコンデンサーの静電容量を小さく抑えるこ
とも可能であり、その結果、コンデンサーの充電に要する時間を節約して電圧を迅速に出
力することが可能となっている。また、個々のコンデンサーの静電容量を抑えることがで
きることから小型のコンデンサーを用いることが可能であり、これにより装置構成を小型
化することも可能である。
【００４５】
以上に説明した様に、本実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、チャージポンプＡが
出力する電圧値とチャージポンプＢが出力する電圧値とを異ならせることにより、多数の
種類の電圧値を出力可能としながらも、直列に接続するコンデンサーの数を抑制すること
を可能としている。これにより、多数の種類の電圧値を出力して精度の高い駆動電圧波形
をピエゾ素子２０４に印加可能としながらも、コンデンサー同士を接続するスイッチ等の
数を抑えて回路のインピーダンスが増大する事態を回避することが可能となっている。そ
の結果、インピーダンスに起因する電力消費を抑えて電力効率を高めることが可能となり
、また、インピーダンスに起因して回路の時定数が増大する事態を回避して、ピエゾ素子
駆動回路１００の動作周期を高速に保つことも可能となっている。加えて、直列に接続す
るコンデンサーの数が抑制されることから、個々のコンデンサーの静電容量を小さく抑え
ることも可能であり、その結果、コンデンサーの充電に要する時間を短縮化してピエゾ素
子駆動回路１００をより高速に動作させることも可能となっている。
【００４６】
Ｃ．変形例  ：
以下では、上述した本実施例の変形例について説明する。尚、以下に説明する変形例で
は、上述した本実施例と同様の構成部分については本実施例と同一の符号を付すとともに
、詳細な説明を省略する。
【００４７】
Ｃ−１．第１変形例  ：
前述した実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、電圧を出力する前にチャージポンプ
回路の各コンデンサーを予め充電しておくものとして説明した（図６を参照）。しかし、
電圧を出力する前にコンデンサーを充電するのではなく、電圧を出力している間に各コン
デンサーを充電することも可能である。
【００４８】
図９は、電圧を出力している間にコンデンサーを充電する第１変形例のピエゾ素子駆動
回路を示した説明図である。図９（ａ）に示されている様に、第１変形例のピエゾ素子駆
動回路１００では、チャージポンプＢを出力端子に接続するとともに、チャージポンプＡ
の各コンデンサーを充電用の電源に接続する。こうすると、チャージポンプＢから電圧を
出力している間に、チャージポンプＡの各コンデンサーに電源から電力を供給して各コン
デンサーを充電することが可能となる。同様に、図９（ｂ）に示されている様に、チャー
ジポンプＡを出力端子に接続している間にチャージポンプＢのコンデンサーを充電用の電
源に接続すれば、チャージポンプＡから電圧を出力している間にチャージポンプＢの各コ
ンデンサーを充電することも可能である。
【００４９】
一般にチャージポンプ回路では、電圧の出力を続けるとコンデンサーに蓄えられた電荷
が消費されてコンデンサーの電圧が低下していくので、電圧の出力を続けるためには、途
中でコンデンサーを充電しなおす必要がある。すると、コンデンサーを充電する際には、
コンデンサーを電源に接続しなければならないことから、チャージポンプ回路では、電圧
の出力がどうしても中断されてしまうという制約がある。これに対して、２つのチャージ
ポンプ回路を切り換えながら用いるとともに、一方のチャージポンプ回路から電圧を出力
している間にもう一方のチャージポンプ回路のコンデンサーを充電してやれば、電圧を出
力している最中にコンデンサーを充電することができるので、電圧の出力を続けながらも
コンデンサーの電圧を保つことが可能となり、その結果、電圧を中断することなく出力し
続けることが可能となる。このため、第１変形例のピエゾ素子駆動回路では、電圧の出力
を中断する時間を省略してピエゾ素子駆動回路１００をより高速に動作させることが可能
となっている。
【００５０】
また、一般にチャージポンプ回路では、コンデンサーから電圧を出力することから、コ
ンデンサーの充電状態によって電圧の出力が制限される。例えば、コンデンサーが充電さ
れていない状態では電圧を出力することができないし、コンデンサーが充電されていても
充電量が十分でなければ、目的の電圧を出力することができない。この点、一方のチャー
ジポンプ回路から電圧を出力している間にもう一方のチャージポンプ回路のコンデンサー
を充電してやれば、一方のチャージポンプのコンデンサーが充電されていない状態（ある
いは充電量が十分でない状態）であっても電圧を出力することができるので、コンデンサ
ーの充電状態による制約を軽減することが可能となる。
【００５１】
更には、一方のチャージポンプのコンデンサーが充電されていれば電圧が出力できるこ
とから、電圧の出力を開始する際には、一方のチャージポンプのコンデンサーの充電が完
了すれば電圧の出力を開始することが可能であり、もう一方のチャージポンプのコンデン
サーは充電が完了しなくてもよい。例えば、インクジェットプリンター１０の電源を投入
した直後など、各コンデンサーが充電されていない状態から電圧を出力する際には、一方
のチャージポンプのコンデンサーの充電が完了すれば電圧の出力を開始することが可能で
あり、もう一方のチャージポンプのコンデンサーについては、充電の途中であってもよい
し、あるいは、全く充電されていなくてもよい。このため、一方のチャージポンプのコン
デンサーについては、充電を省略したり、あるいは充電の途中で電圧を出力することが可
能となり、その結果、コンデンサーの充電に要する時間を短縮化して電圧の出力を迅速に
開始することが可能となる。
【００５２】
尚、前述したようにピエゾ素子駆動回路１００では、直列に接続するコンデンサーの数
を抑えていることから、個々のコンデンサーの静電容量を小さくすることが可能となって
おり、このため、各コンデンサーは僅かな時間で充電することが可能である。したがって
、一方のチャージポンプ出力端子に接続する時間が僅かであっても、他方のチャージポン
プのコンデンサーを十分に充電することが可能となっている。
【００５３】
Ｃ−２．第２変形例  ：
前述した実施例のピエゾ素子駆動回路では、チャージポンプＡのコンデンサーを充電す
る電源の電圧値と、チャージポンプＢのコンデンサーを充電する電源の電圧値とを同じ電
圧値にしておくものとして説明した（図５に「Ｅ」と示した電圧値を参照）。しかし、チ
ャージポンプＡのコンデンサーを充電する電源の電圧値と、チャージポンプＢのコンデン
サーを充電する電源の電圧値とを異なる電圧値にしてもよい。
【００５４】
図１０は、チャージポンプＡのコンデンサーを充電する電源の電圧値と、チャージポン
プＢのコンデンサーを充電する電源の電圧値とを異なる電圧値にした第２変形例のチャー
ジポンプ駆動回路を例示した説明図である。図１０（ａ）には、チャージポンプＢのコン
デンサーを充電する電源の電圧を、チャージポンプＡのコンデンサーを充電する電源より
も高い電圧とした例が示されている。図示されている様に、チャージポンプＢのコンデン
サーを充電する電源の電圧値は「２Ｅ」となっており、チャージポンプＡのコンデンサー
を充電する電源の電圧値「Ｅ」よりも高い電圧値となっている。こうすると、チャージポ
ンプＢを用いて電圧を出力する際には、コンデンサーが高い電圧に充電されていることか
ら、より大きな電圧を出力することが可能となる。その一方で、チャージポンプＡを用い
て電圧を出力する際には、チャージポンプＡの各コンデンサーがチャージポンプＢのコン
デンサーよりも小さな電圧に充電されていることから、電圧を小さな刻みで変化させてよ
り正確な電圧値の電圧を出力することが可能となる。
【００５５】
また、図１０（ｂ）に示されている様に、チャージポンプＡの電源の電圧値（図中に「
Ｅ」と示した電圧値）に対して、チャージポンプＢの電源の電圧値を、極性が反対の電圧
値（図中に「−Ｅ」と示した電圧値）とすることも可能である。こうした場合、チャージ
ポンプＢを用いれば、符号が負の電圧を出力することが可能となり、チャージポンプＡを
用いれば符号が正の電圧を出力することができるので、正の電圧と負の電圧との両方の電
圧を用いて負荷を駆動（いわゆるバイポーラ駆動）することが可能となる。
【００５６】
尚、第２変形例のピエゾ素子駆動回路１００では、チャージポンプＡのコンデンサーと
チャージポンプＢのコンデンサーとで電圧値が異なることから、チャージポンプＡから出
力される電圧値およびチャージポンプＢから出力される電圧値についても、互いに異なる
電圧値となる。このため、図１０（ｂ）に示されているピエゾ素子駆動回路１００の様に
、基準電圧を生成してチャージポンプＢの電圧値をチャージポンプＡと異ならせる電源（
図７を参照）を省略することも可能である。こうした場合も、チャージポンプＡとチャー
ジポンプＢとで異なる電圧を出力することが可能であり、また、直列に接続されるコンデ
ンサーの数は、それぞれのチャージポンプのコンデンサーの数に限られていることから、
多種類の電圧を出力可能としながらも、直列に接続されるコンデンサーの数を抑えること
が可能となる。
【００５７】
Ｃ−３．第３変形例  ：
前述した実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、チャージポンプＡのコンデンサーを
充電する電源と、チャージポンプＢのコンデンサーを充電する電源との２つの充電用電源
を備えているものとして説明した（図５を参照）。しかし、チャージポンプＡのコンデン
サーを充電する電源と、チャージポンプＢのコンデンサーを充電する電源とを共通化すれ
ば、充電用電源を１つだけ備えることも可能である。
【００５８】
図１１は、２つのチャージポンプにおいて充電用電源を共通化した第３変形例のピエゾ
素子駆動回路を示した説明図である。図示されている様に、第３変形例のピエゾ素子駆動
回路では、充電用電源が１つだけ備えられており、図中に「ａ」と示したスイッチを閉じ
るとともに、図中に「ｂ」と示したスイッチを電源側からＧＮＤ側に切り換えることによ
り、チャージポンプＡのコンデンサー（コンデンサーＣ１およびコンデンサーＣ２）と、
チャージポンプＢのコンデンサー（コンデンサーＣ３およびコンデンサーＣ４）との両方
に充電用電源を接続することが可能となっている。こうすれば、１つの充電用電源でチャ
ージポンプＡとチャージポンプＢとの両方のチャージポンプのコンデンサーを充電するこ
とができるので、チャージポンプＡとチャージポンプＢとのそれぞれに充電用電源を備え
ておく必要がなく、充電用電源の数を減らして装置構成をより簡素化することが可能とな
る。
【００５９】
また、前述した様に、チャージポンプＢは基準電圧を生成する電源に接続した状態で動
作することから（図７（ｂ）を参照）、チャージポンプＢの各コンデンサーには高い電圧
が印加されることがある。こうした場合、図中に「ｂ」と示したスイッチを切り換えてＧ
ＮＤに接続した際に、電圧値が高いコンデンサーと電圧値が低いＧＮＤとが接続されるの
で、コンデンサーとＧＮＤとを接続するスイッチに大きな電圧が掛かり、スイッチに大き
な負担がかかる場合がある。この点、第３変形例のピエゾ素子駆動回路では、図中に「ａ
」と示したスイッチと図中に「ｂ」と示したスイッチとの２つのスイッチを介してコンデ
ンサーとＧＮＤとを接続するので、個々のスイッチにかかる負担を分散させることが可能
となっている。このため、個々のスイッチの電圧に対する耐性（耐圧）を大きくする必要
がなく、耐圧が小さい小型のスイッチを用いることで装置構成をより小型化することも可
能である。
【００６０】
Ｃ−４．第４変形例  ：
前述した実施例のピエゾ素子駆動回路１００では、基準電圧を生成する電源をチャージ
ポンプＢに直列に接続するものとして説明した（図７を参照）。しかし、電源をチャージ
ポンプＢではなく出力端子に接続することとしてもよい。こうすれば、電源の電圧を出力
端子から直接出力することも可能である。
【００６１】
図１２は、電源の電圧を出力端子から直接出力可能とした第４変形例のピエゾ素子駆動
回路を示した説明図である。図示されている様に、第４変形例のピエゾ素子駆動回路１０
０では、図中に「ｃ」と示したスイッチを介して電源を出力端子に接続することが可能と
なっており、こうすることで、電源の電圧をチャージポンプＢのコンデンサー（コンデン
サーＣ３およびコンデンサーＣ４）を介さずに出力端子から直接出力することが可能とな
っている。
【００６２】
こうすると、電源から出力端子に電圧を出力している間は、チャージポンプＡのコンデ
ンサーおよびチャージポンプＢのコンデンサーは電圧を出力する必要がないので、その間
にチャージポンプＡおよびチャージポンプＢの各コンデンサーを充電することが可能とな
る。このため、各コンデンサーの電圧が低下して充電が必要になった場合であっても、電
圧の出力を中断する必要がなく、電圧の出力を中断する時間を無くしてピエゾ素子を迅速
に駆動することが可能となる。また、電源を出力端子に接続すれば、チャージポンプＡお
よびチャージポンプＢが出力する電圧値に加えて、電源の電圧値を出力することができる
ので、出力可能な電圧値の種類の数をより増やして、より正確な駆動電圧波形を出力する
ことが可能となる。
【００６３】
尚、図３を用いて前述したように、インクジェットプリンター１０では、ピエゾ素子２
０４に予め一定の電圧値の電圧（図３で「初期電圧」と示した電圧）を印加している。そ
こで、電源の電圧値を初期電圧の電圧値に一致させておけば、電源を用いてピエゾ素子２
０４に初期電圧を印加することも可能であり、また、初期電圧を印加している間に各コン
デンサーを充電して駆動電圧波形の出力に備えることも可能である。特に、インクジェッ
トプリンターでは、初期電圧を印加している時間は他の電圧値の電圧を印加している時間
に比べて長い傾向があるので、初期電圧の印加中にコンデンサーを充電してやれば、時間
をかけてコンデンサーを十分に充電することができ、より好適である。更に、電源から初
期電圧を出力すれば、初期電圧を印加する電源を別途用意する必要がないので、装置構成
を簡素化することも可能となる。
【００６４】
また、第４変形例のピエゾ素子駆動回路１００では、図１２に「ｄ」と示したスイッチ
を閉じるとともに、スイッチＳＷ＿Ｃを図１２の下側に切り換えることにより、出力端子
をＧＮＤに接続することも可能となっている。こうすれば、ＧＮＤの電圧値（電圧値「０
」ボルト）を出力することも可能となるので、出力可能な電圧値の種類の数をより増やす
ことが可能となる。
【００６５】
Ｃ−５．第５変形例  ：
上述した実施例および変形例では、ピエゾ素子駆動回路１００のコンデンサーを出力端
子に接続することにより、コンデンサーからピエゾ素子２０４に電力を供給するものとし
て説明した。しかし、これらのピエゾ素子駆動回路１００では、コンデンサーからピエゾ
素子２０４に電力を供給するだけでなく、ピエゾ素子２０４に供給した電力をコンデンサ
ーに回収することも可能である。
【００６６】
図１３は、ピエゾ素子に投入した電力をピエゾ素子駆動回路のコンデンサーに回収する
様子を概念的に示した説明図である。図１３（ａ）の左側には、チャージポンプＡおよび
チャージポンプＢによって出力される電圧値が示されており、図１３（ａ）の右側には、
これらの電圧値を用いてピエゾ素子２０４に印加される駆動電圧波形が例示されている。
前述した様に、ピエゾ素子２０４に印加する駆動電圧波形は、電圧値が上昇した後に降下
する台形形状の電圧波形となっており（図３を参照）、このことに対応して、図１３（ａ
）に「ｔ１」と示したタイミングを過ぎると、ピエゾ素子駆動回路１００はピエゾ素子に
印加する電圧を降下させていく。
【００６７】
ここで、図１３（ｂ）に示されている様に、チャージポンプＢのコンデンサーＣ３と電
源とを直列に接続した状態で、チャージポンプＢをピエゾ素子２０４に接続すると、チャ
ージポンプＢの電圧値は、コンデンサーＣ３の電圧値「Ｅ」と電源の電圧値「２Ｅ」とを
合計した「３Ｅ」となり、図１３（ａ）に「ｔ１」と示した時点でのピエゾ素子の電圧値
「４Ｅ」よりも低くなるので、ピエゾ素子２０４に蓄えられていた電荷がピエゾ素子２０
４からチャージポンプＢに向かって流れ出す。その結果、ピエゾ素子２０４からチャージ
ポンプＢのコンデンサーＣ３に電力を回収することができる。
【００６８】
ピエゾ素子２０４からコンデンサーＣ３に電力を回収していくと、電力の回収に伴って
ピエゾ素子２０４の電圧が降下していき、やがて図１３（ａ）に「ｔ２」と示したタイミ
ングになると、ピエゾ素子２０４の電圧値とチャージポンプＢの電圧値とが等しくなって
電力の回収が停止する。そこで今度は、図１３（ｃ）に示されている様に、スイッチＳＷ
＿Ｃを切り換えてピエゾ素子をチャージポンプＡに接続する。この状態では、チャージポ
ンプＡの電圧値は、コンデンサーＣ１の電圧値とコンデンサーＣ２の電圧値とを加算した
電圧値「２Ｅ」となり、図１３（ａ）に「ｔ２」と示した時点でのピエゾ素子２０４の電
圧「３Ｅ」値よりも低いので、ピエゾ素子２０４からチャージポンプＡのコンデンサーに
向かって電荷が流れ出し、その結果、ピエゾ素子２０４の電力をチャージポンプＡのコン
デンサーに回収することが可能となる。
【００６９】
電力の回収を続けてピエゾ素子２０４の電圧が更に下がり、電力の回収が再び停止した
ら（図１３（ａ）に「ｔ３」と示したタイミングを参照）、今度は、チャージポンプＡの
直列に接続したコンデンサーを切断してコンデンサーを１つだけピエゾ素子に接続する。
こうすれば、ピエゾ素子２０４の電圧値「２Ｅ」に対して、チャージポンプＡの電圧値を
コンデンサー１つ分の電圧値「Ｅ」に下げることができるので、ピエゾ素子２０４からの
電力の回収を続けてピエゾ素子２０４から電力を十分に回収することが可能となる。
【００７０】
尚、前述した様に、ピエゾ素子駆動回路１００では、充電用電源を用いてコンデンサー
を充電することが可能である。このため、ピエゾ素子２０４からコンデンサーに電力を回
収する動作と、充電用電源を用いてコンデンサーを充電する動作とを適切に組み合わせる
ことで、チャージポンプのコンデンサーを適切に充電された状態に保つことが可能となる
。この点について図１４を参照して説明する。
【００７１】
図１４は、ピエゾ素子からチャージポンプＡのコンデンサーに電力を回収する動作と、
充電用電源を用いてチャージポンプＡのコンデンサーを充電する動作とを組み合わせるこ
とにより、チャージポンプＡのコンデンサーを適切に充電された状態に保つ様子を例示し
た説明図である。図１４（ａ）には、はじめにピエゾ素子２０４からコンデンサーに電力
を回収し、その後に充電用の電源でコンデンサーを充電する様子が例示されている。ピエ
ゾ素子２０４に電圧波形を印加する際には、図中のグラフの下側に白抜きの矢印で示され
ている様に、まずチャージポンプＢをピエゾ素子２０４に接続してピエゾ素子２０４の電
圧を上昇させる。次いで、図中に「ｔ２」と示したタイミングに達したら、ピエゾ素子２
０４をチャージポンプＢからチャージポンプＡに切り換えて接続する。こうすると、前述
した様に、チャージポンプＡの電圧（電圧値は「２Ｅ」）がピエゾ素子の電圧（電圧値は
「３Ｅ」）よりも低いことから、ピエゾ素子２０４からチャージポンプＡのコンデンサー
に電力を回収することができる（図１３（ｃ）を参照）。こうしてピエゾ素子２０４から
電力を回収しながらピエゾ素子２０４の電圧を最低電圧「Ｅ」まで低下させたら、ピエゾ
素子２０４の電圧を初期電圧まで上昇させて電圧波形の出力を終了した後に、図１４（ａ
）の上側に白抜きの矢印で示されている様に、今度は、充電用電源を用いてチャージポン
プＡのコンデンサーを充電する。
【００７２】
このように、ピエゾ素子２０４から電力を回収した後に充電用電源でコンデンサーを充
電すれば、ピエゾ素子２０４から回収した電力ではコンデンサーを十分に充電できない場
合でも、足りない分の電力を充電用電源から供給して、コンデンサーを確実に充電するこ
とが可能となる。また、ピエゾ素子２０４から電力を回収した後に充電用電源でコンデン
サーを充電することから、ピエゾ素子２０４から回収した電力の量に拘わらず、充電後は
コンデンサーを一定の電圧値に保つことができる。このため、ピエゾ素子２０４から回収
する電力量の変動に起因してコンデンサーの電圧値が変動してしまう現象（いわゆるドリ
フト現象）を回避することが可能となる。
【００７３】
また、図１４（ｂ）に示されている様に、ピエゾ素子２０４から電力を回収する前に充
電用電源でチャージポンプＡのコンデンサーを充電することとしてもよい。こうした場合
、ピエゾ素子２０４から回収される電力が少ない場合であっても、予めコンデンサーを充
電していることから、ピエゾ素子２０４から電力の回収を終えた時点でコンデンサーを十
分に充電することができる。これにより、電圧波形の出力後にコンデンサーを充電する動
作を省略することが可能となり、その結果、充電に要する時間を無くしてピエゾ素子２０
４を迅速に駆動することが可能となる。特に、インクジェットプリンター１０では、噴射
ヘッド２４から多数のインク滴を噴射した場合などにピエゾ素子２０４が消費する電力が
大きくなり、それに伴ってピエゾ素子２０４から回収される電力が少なくなることがある
。そこで、こうした場合に充電用電源でコンデンサーを予め充電することとすれば、ピエ
ゾ素子２０４から電力を回収した時点でコンデンサーを十分に充電することができるので
、多数のインク滴を噴射した後であってもコンデンサーの充電に時間がかかってしまうこ
とがない。これにより、多数のインク滴を噴射しながらもピエゾ素子２０４を高速に駆動
することが可能となり、その結果、画像を迅速に印刷することが可能となる。
【００７４】
更に、コンデンサーを予め充電しておけば、コンデンサーの電圧が上昇するので、ピエ
ゾ素子からコンデンサーに電力を回収する際には、コンデンサーとピエゾ素子２０４との
電圧の差を小さく抑えた状態で、電力を回収することが可能となる。ピエゾ素子２０４と
コンデンサーとの電圧差が大きいと、ピエゾ素子２０４からコンデンサーに向かって大き
な電流が流れることに起因して、回収した電力が熱（いわゆるジュール熱）として消費さ
れてしまうことがあるが、このようにピエゾ素子２０４の電圧とコンデンサーの電圧との
差を小さくしておけば、電流を抑制することができるので、電流に起因する電力の消費を
抑えてピエゾ素子２０４の電力を効率よく回収することが可能となる。
【００７５】
尚、ピエゾ素子２０４からコンデンサーに電力を回収する際には、ピエゾ素子２０４お
よびコンデンサーの電圧値や静電容量などに基づいて、ピエゾ素子２０４からコンデンサ
ーに回収される電力量を推測することが可能である。また、推測した電力量から、電力の
回収前にコンデンサーをどの程度充電しておけば、電力の回収後にコンデンサーを適切な
電圧値にすることができるのかを推測することも可能である。そこで、電力の回収前にコ
ンデンサーを予め充電しておく場合には、ピエゾ素子２０４から回収される電力量を推測
するとともに、推測した電力量に基づいて、コンデンサーを充電する時間を決定すること
としてもよい。例えば、ピエゾ素子２０４から回収される電力量が少ないと推測される場
合には、コンデンサーを充電する時間を長くすればよいし、これとは逆に、回収される電
力量が多い場合には、コンデンサーを充電する時間を短くすればよい。こうすれば、ピエ
ゾ素子２０４から回収される電力量の変動に起因して電力を回収した後のコンデンサーの
電圧値が変動してしまう事態を回避することも可能となる。
【００７６】
以上、本実施例のピエゾ素子駆動回路を搭載したインクジェットプリンターについて説
明したが、本発明は上記すべての実施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、より大型の噴射ヘッドを
備えた印刷装置（いわゆるラインヘッドプリンタ等）に本実施例のピエゾ素子駆動回路を
搭載してもよい。このような印刷装置では、噴射ヘッドが大型化するのに伴って多数のピ
エゾ素子が搭載されるので、駆動電圧波形を生成する回路構成も大型化する傾向がある。
この点、本実施例のピエゾ素子駆動回路を用いれば、回路構成を小型化することが可能と
なるので好適である。
【００７７】
また、上述した実施例では、インクジェットプリンターのピエゾ素子を駆動する場合を
例にとって説明したが、本実施例の駆動回路は、電圧に応じて駆動する種々の装置に適用
することが可能である。例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの電圧により動作可能
な表示装置に適用することも可能である。また、ピエゾ素子を駆動することで水や食塩水
などを噴射して生体組織を切開または切除する手術具に適用することも可能である。こう
した装置を駆動する場合も、多数の種類の電圧値を出力可能なことから、液晶素子や有機
ＥＬ素子などの種々の素子を正確に動作させることが可能となる。もちろん、表示装置に
限らず、電圧により駆動可能な装置であれば、多数の種類の電圧値を出力可能なことから
、装置を正確に駆動させることが可能となる。
【符号の説明】
【００７８】
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…駆動プーリ、
３６…ステップモータ、    ３８…ガイドレール、    ４０…プラテンローラー、
５０…プリンター制御回路、    １００…ピエゾ素子駆動回路、
２００…噴射口、    ２０２…インク室、    ２０４…ピエゾ素子、
３００…ゲートユニット、    ３０２…ゲート素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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