(57)【要約】【課題】駆動波形に影響なく、圧電素子からの放電電荷を再利用することで、エネルギー効率を高める画像形成装置を提供する。【解決手段】入力された画像データに基づく駆動波形の電流値を増幅して出力する電流増幅部３０ｂと、容量性負荷である圧電素子Ｃ１を有し、電流増幅部３０ｂの出力に基づく駆動信号により圧電素子Ｃ１が発生する圧力でインクを吐出して画像を形成する記録ヘッド１０と、電流増幅部３０ｂのグランド側に設けられ、圧電素子Ｃ１の放電電荷が充電されるコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２の基準電位側の端部の接続先を前記グランド、マイナス電源−Ｅのいずれかに切り替えるスイッチング素子Ｓ２を含む複数のスイッチング素子とをコンデンサＣ２に充電された電荷を圧電素子Ｃ１に再利用可能に接続してなる駆動電流充放電回路３０ｃと、を備える。【選択図】図９
2009292077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像データに基づく駆動波形の電流値を増幅して出力する電流増幅部と、
容量性負荷である圧電素子を有し、前記電流増幅部の出力に基づく駆動信号により該圧電素子が発生する圧力でインクを吐出して被記録媒体上に画像を形成する記録ヘッドと、
前記電流増幅部のグランド側に設けられ、前記圧電素子の放電電荷が充電されるコンデンサと、該コンデンサの基準電位側の端部の接続先を前記グランド、マイナス電源のいずれかに切り替えるスイッチング素子Ａを含む複数のスイッチング素子とを前記コンデンサに充電された電荷を圧電素子に再利用可能に接続してなる駆動電流充放電回路と、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動電流充放電回路は、前記駆動波形の所定タイミングで前記コンデンサの基準電位を切り替える請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記駆動電流充放電回路は、前記コンデンサの基準電位側の端部の接続先が、前記駆動波形の立上がり時にグランドとなり、前記駆動波形の立下がり時にマイナス電源となるようにスイッチング素子Ａの接点を切り替える請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記基準電位の切り替えのとき、前記スイッチング素子Ａの接点の切替を該スイッチング素子Ａ以外のスイッチング素子の接点の切替よりも先に行う請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記コンデンサの容量（Ｃ２）が前記圧電素子の放電電荷量（Ｃ１）以上である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記コンデンサは、容量の異なる複数のコンデンサ素子から選択される複数のコンデンサ素子が接続されてなる請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記容量の異なる複数のコンデンサ素子から選択される複数のコンデンサ素子は並列に接続される請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記複数のスイッチング素子は、いずれの接続先にも接続しない第３の接点を有する４極スイッチである請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記複数のスイッチング素子それぞれの接点の切替順序として、前記第３の接点を経た上で別の接続先への接点に切り替える請求項８に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インク吐出口からインクを吐出するインクジェット記録装置、いわゆるインクジェットプリンタは、小型で安価である等の特徴から、広く用いられている。このインクジェットプリンタの中でも、圧電素子の変形を利用してインクを吐出するピエゾインクジェット方式が高解像度、高速印字性などの観点から多く利用されている。
【０００３】
ピエゾ素子等の圧電素子の振動エネルギーを利用するインクジェットプリンタは、インク流路に設置された圧電素子を画像情報に応じて振動させ、この圧電素子の歪みによってインク滴を形成する。このとき、この圧電素子は容量性であり、電荷を蓄積することができるが、その蓄積された電荷を放電によって廃棄している回路構成となっているため、この電荷の廃棄がエネルギー効率の低下を招いていた。言い換えれば、圧電素子からの放電電荷を再利用することができれば、エネルギー効率を高めることができる。
【０００４】
この問題について、例えば、特許文献１には、圧電素子駆動のためのエネルギー効率を高める目的で、メインコンデンサと補助コンデンサとを、圧電素子駆動のための電力供給源として使用する構成が開示されている。
【０００５】
また特許文献２には、圧電素子駆動のためのエネルギー効率を高める目的で、圧電素子に蓄積された電荷を回生し、再利用するインクジェットプリンタについて開示され、この圧電素子の放電時に廃棄されていた電荷分を直列接続又は並列接続が切り替え可能な二つのコンデンサによって充電し、再利用することで、エネルギーを有効利用する構成が開示されている。
【０００６】
しかしながら、今までの圧電素子からの放電電荷を再利用する技術では、該圧電素子からの放電時に前記駆動波形に悪影響があり、所望のタイミングで駆動波形を出力できないという問題があった。例えば、特許文献２記載の技術では、図１６に示すように、圧電素子の放電時にコンデンサ−グランド間に電位差が生じ、駆動波形の立下り特性が変化してしまう問題が発生した。
【０００７】
【特許文献１】特開２００1−３１３８６７号公報
【特許文献２】特開２００６−２５６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、駆動波形に影響なく、圧電素子からの放電電荷を再利用することで、エネルギー効率を高める画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕  入力された画像データに基づく駆動波形の電流値を増幅して出力する電流増幅部と、容量性負荷である圧電素子を有し、前記電流増幅部の出力に基づく駆動信号により該圧電素子が発生する圧力でインクを吐出して被記録媒体上に画像を形成する記録ヘッドと、前記電流増幅部のグランド側に設けられ、前記圧電素子の放電電荷が充電されるコンデンサと、該コンデンサの基準電位側の端部の接続先を前記グランド、マイナス電源のいずれかに切り替えるスイッチング素子Ａを含む複数のスイッチング素子とを前記コンデンサに充電された電荷を圧電素子に再利用可能に接続してなる駆動電流充放電回路と、を備える画像形成装置。
〔２〕  前記駆動電流充放電回路は、前記駆動波形の所定タイミングで前記コンデンサの基準電位を切り替える前記〔１〕に記載の画像形成装置。
〔３〕  前記駆動電流充放電回路は、前記コンデンサの基準電位側の端部の接続先が、前記駆動波形の立上がり時にグランドとなり、前記駆動波形の立下がり時にマイナス電源となるようにスイッチング素子Ａの接点を切り替える前記〔１〕に記載の画像形成装置。
〔４〕  前記基準電位の切り替えのとき、前記スイッチング素子Ａの接点の切替を該スイッチング素子Ａ以外のスイッチング素子の接点の切替よりも先に行う前記〔１〕に記載の画像形成装置。
〔５〕  前記コンデンサの容量（Ｃ２）が前記圧電素子の放電電荷量（Ｃ１）以上である前記〔１〕に記載の画像形成装置。
〔６〕  前記コンデンサは、容量の異なる複数のコンデンサ素子から選択される複数のコンデンサ素子が接続されてなる前記〔５〕に記載の画像形成装置。
〔７〕  前記容量の異なる複数のコンデンサ素子から選択される複数のコンデンサ素子は並列に接続される前記〔６〕に記載の画像形成装置。
〔８〕  前記複数のスイッチング素子は、いずれの接続先にも接続しない第３の接点を有する４極スイッチである前記〔１〕に記載の画像形成装置。
〔９〕  前記複数のスイッチング素子それぞれの接点の切替順序として、前記第３の接点を経た上で別の接続先への接点に切り替える前記〔８〕に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧電素子を用いた画像形成装置で、駆動波形に影響なく、エネルギー効率を高めることができる。すなわち、圧電素子からの放電電荷をコンデンサによって充電する際に、マイナス電源を利用することでコンデンサ−グランド間に電位差を持たせないので、駆動波形に影響を与えずに、廃棄していた圧電素子の放電電荷を再利用することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図１，図２に、本発明に係る画像形成装置の一態様であるインクジェット記録装置の構成を示す概略図を示す。図１は画像形成装置の上面図、図２はその正面図である。
このインクジェット記録装置は、図示しない左右の側板に横架したガイドロット１０４でキャリッジ１００を保持し、主走査モータ１０５によって、駆動プーリ１０６と従動プーリ１０７間に渡したタイミングベルト１０２を介してキャリッジ１００を主走査方向（図１，図２の左右方向）に移動走査する。
【００１２】
このキャリッジ１００には、例えばイエロー(Ｙ)、シアン(Ｃ)、マゼンタ(Ｍ)、ブラック(Ｋ)の各色のインク滴を吐出する４個の液吐出ヘッドから成る記録ヘッドを複数のインク吐出口(ノズル)を形成したノズル面のノズル列を主走査方向と直行する方向(副走査方向（図１，図２の上下方向）)に配列し、インク吐出口方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものを使用できる（詳細は後述）。
【００１３】
またキャリッジ１００には、記録ヘッドに各色のインクを供給するための各色のサブタンクを搭載している。インクジェット記録装置は、この各色のサブタンクには各色のインク供給チューブを介して、インクジェット記録装置本体側のカートリッジホルダに装着された各色のインクカートリッジから各色のインクが補充供給される供給機構を有する。なお、このカートリッジホルダにはインクカートリッジ内のインクを送液するための供給モータが設けられている。
【００１４】
キャリッジ１００には、スリットを形成したエンコーダスケール１０３を主走査方向に沿って設け、キャリッジ１００にはエンコーダスケール１０３のスリットを検出するエンコーダセンサ（不図示）を設け、これらによって、キャリッジ１００の主走査方向位置を検知するためのリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）を構成している。
【００１５】
またインクジェット記録装置は、被記録媒体である記録用紙１０８を搬送するために、記録用紙１０８を静電吸着して記録ヘッドに対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１０１を備えている。この搬送ベルト１０１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１０９とテンションローラ１１０との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成され、副走査モータ（不図示）により駆動される搬送ローラ１０９を介して周回移動するとともに帯電ローラ１１３によって帯電（電荷付与）される。このとき、副走査エンコーダ（不図示）により搬送ローラ１０９の回転を検出し搬送ベルト１０１の位置情報を検出している。また、搬送ベルト１０１としては、１層構造のベルトでも良く、又は複層（２層以上の）構造のベルトでもよい。１層構造の搬送ベルトの場合には、用紙や帯電ローラに接触するので、層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルトの場合には、用紙や帯電ローラに接触する側は絶縁層で形成し、用紙や帯電ローラと接触しない側は導電層で形成することが好ましい。
【００１６】
また、キャリッジ１００の主走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッドのノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持機構を配置している。この維持機構には、記録ヘッドの各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレードと、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受けなどを備えている。またキャップ部材の１つは、吸引ポンプにより記録ヘッドのノズルからインクを吸引する機構を有している。
【００１７】
図３に、図１，図２に示したインクジェットプリンタの制御ブロック図を示す。
制御部５０は、装置全体の制御を司る手段、用紙の搬送動作及びキャリッジ１００の移動動作に関する制御を司る手段、演算処理を兼ねたＣＰＵ２０と、ＣＰＵ２０が実行するプログラム、その他駆動波形データなどの固定データを格納するＲＯＭ２１と、演算に使用する作業領域や画像データ等を一時格納するバッファ等で使用するＲＡＭ２２と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリであるＮＶＲＡＭ２３と、プリンタドライバを搭載したパーソナルコンピュータ等のデータ処理装置であるホストＰＣから印刷ジョブを受け付けるホストＩ／Ｆ２４と、画像形成装置本体からの主電源が遮断された場合には、二次電源で駆動するクロックであるＲＴＣ２５と、画像処理、各種信号処理、装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ２６と、図示しない各種デジタルセンサの入力や、図示しない各種センサからの出力をデジタル値に変換するＡ/Ｄ変換機能を有するＩ／Ｏ２７と、キースイッチ、ＬＣＤ等を有し、操作者からの必要な情報の入力及び表示を行う操作／表示部２８と、を備える。なお、キャリッジ１００は、前記記録ヘッド１０と、入力される画像データに基づいて駆動波形を選択的に記録ヘッド１０の圧力発生手段である圧電素子に印加して記録ヘッド１０を制御する記録ヘッド駆動部１１と、キャリッジ１００の位置情報を検出する主走査エンコーダ１２と、を搭載している。
【００１８】
また、制御部５０は、記録ヘッド１０を駆動制御するための駆動波形を生成する駆動波形制御部３０と、主走査モータ１０５の制御を行う主走査モータ駆動部３１と、副走査エンコーダ１３による搬送ベルト１０１の位置情報により副走査モータ１０１ａの駆動制御を行い搬送ベルト１０１の周回移動を制御する副走査モータ駆動部３２と、前記維持機構８０の吸引ポンプやキャップを昇降/移動させるカム軸を駆動する維持モータ８０ａの制御を行う維持モータ駆動部３３と、前記供給機構４０のインクカートリッジからインクを供給する供給モータ４０ａの制御を行う供給モータ駆動部３４と、搬送ベルト１０１を帯電させる帯電ローラ１１３にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部３５と、を備える。
【００１９】
ここで、制御部５０において、パーソナルコンピュータ等のデータ処理装置、イメージスキャナなどの画像読取装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホストＰＣ側からの画像データを含む印刷ジョブ等をケーブル或いはネットを介してホストＩ／Ｆ２４で受信する。そして、ＲＯＭ２１に格納されたプログラムに従ってＣＰＵ２０及びＲＡＭ２２は、ホストＩ／Ｆ２４に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、データの並び替え処理等を行って、必要な機構の制御信号や画像データを駆動波形制御部３０に転送し、駆動波形制御部３０から所要のタイミングで記録ヘッド駆動部１１に画像データや駆動波形を出力する。
【００２０】
記録ヘッド駆動部１１は、シリアルに入力される記録ヘッド１０の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）に基づいて駆動波形制御部３０から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド１０の圧力発生手段（圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド１０を駆動する。
【００２１】
図４は、従来の画像形成装置の制御部の要部ブロック図である。
画像データを受信すると、ＣＰＵ２０は画像データをＲＡＭ２２に格納し、記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ１００を主走査モータ制御部３１によって記録媒体上の任意の位置に移動する。ついで、駆動波形制御部９０では、主走査エンコーダ１２から得られたキャリッジ１００の位置情報に応じて、ＲＡＭ２２に格納された画像データ、ＲＯＭ２１に格納された駆動波形、およびその制御信号をキャリッジ１００に転送する。その際、駆動波形データ（デジタル値）はＤＡＣ９０ａによってアナログ値に変換され、変換された駆動波形は電流増幅部９０ｂを介して増幅された後に、キャリッジへ転送される。
記録ヘッド駆動部１１は、転送されたデータに基づいて駆動波形を選択的に記録ヘッド１０へ送り、記録ヘッド１０の容量性負荷の圧電素子であるピエゾ素子に電圧が印加されて記録ヘッド１０を駆動し、インク滴を吐出する。
【００２２】
図５は、図４の構成における容量性負荷駆動回路図である。
ピエゾ素子（圧電素子）をインク吐出に用いる画像形成装置（インクジェットプリンタ）においては、記録ヘッドのノズルの開口部につながった圧力発生室に圧電素子が備えられている。この圧電素子は容量性負荷ととらえることができ、図５では容量Ｃ１のコンデンサＣ１で等価的に表せる。また、電流増幅部９０ｂは、プラス電源である主電圧＋Ｅに接続し圧電素子Ｃ１にエネルギーを供給する為の充電経路に備えられたトランジスタＴ１と、圧電素子Ｃ１よりエネルギーを除去するための放電経路に備えられたトランジスタＴ２とからなる。従来の容量性負荷駆動回路は、圧電素子Ｃ１と電流増幅部９０ｂとが抵抗Ｒを介してつながってなる。なお、抵抗Ｒは、記録ヘッド駆動部１１を含めた、装置本体側のメインボードとキャリッジ１００間のインピーダンスを示し、インク吐出動作時に抵抗Ｒに流れる電流をＩ0とする。
【００２３】
この容量性負荷駆動回路では、駆動信号として主電圧＋ＥからトランジスタＴ１を経由してこのコンデンサＣ１に電圧Ｖ0が印加され、充電される。また、コンデンサＣ１からトランジスタＴ２を経由して放電される。したがって、インク吐出動作では、容量性負荷である圧電素子（コンデンサ）Ｃ１に電圧Ｖ0を印加して、圧電素子Ｃ１に充電と放電とを繰り返させることによって駆動させ、インクをノズル開口より吐出させることとなる。
【００２４】
図６は、図５の容量性負荷駆動回路における駆動波形（立ち上がり・立下り時）の電圧Ｖ0・電流Ｉ0特性である。２つのトランジスタＴ１・Ｔ２が制御信号によって動作すると、コンデンサＣ１の端子電圧Ｖ0は、図６（ａ）で示されるように時間変化し、抵抗Ｒに流れる電流Ｉ0は、図６（ｂ）で示されるように時間変化する。すなわち、駆動波形の立ち上がり時には最大＋ａＡの充電電流により急速に充電され、駆動波形の立ち下り時には最大−ａＡの放電電流として急速に放電されている。これは、図５に示すような回路構成において、トランジスタＴ１をＯＮにして充電経路を介して圧電素子Ｃ１に充電電流を流した後、トランジスタＴ２をＯＮにして放電経路を介して圧電素子Ｃ１の電荷を全部グランドに放電する構成に対応するものである。
【００２５】
このような従来の容量性負荷駆動回路では、圧電素子Ｃ１に蓄積された電荷を全てグランドに放電してしまうので、圧電素子Ｃ１に蓄積されていた静電エネルギーを全て捨てることになり、消費電力が大きく、エネルギー効率が悪いという問題があった。また、特許文献２記載の技術では、図１６に示すように、圧電素子の放電時にコンデンサ−グランド間に電位差が生じ、放電が終了するまでに時間を要するように駆動波形の立下り特性が変化してしまう問題が発生した。
そこで、発明者らはこの問題を解決すべく、容量性負荷駆動回路の構成に着目して鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。以下、本発明の要部構成について説明する。
【００２６】
図７は、本発明に係る画像形成装置の制御部の要部ブロック図である。
図４で示した従来の駆動波形制御部において、駆動電流充放電回路３０ｃを追加した構成となっている。ここで、駆動電流充放電回路３０ｃは、電流増幅部３０ｂのグランド側に設けられ、圧電素子Ｃ１の放電電荷が充電されるコンデンサと、該コンデンサの基準電位側の端部の接続先を前記グランド、マイナス電源のいずれかに切り替えるスイッチング素子Ａを含む複数のスイッチング素子とを前記コンデンサに充電された電荷を圧電素子に再利用可能に接続してなるものである。
【００２７】
図８に、図７の構成における容量性負荷駆動回路図として、実施例１の容量性負荷駆動回路図（初期充電時）を示す。
本発明の実施例１の容量性負荷駆動回路は、従来の回路（図５）に加え、マイナス電源−Ｅ、少なくとも圧電素子Ｃ１以上の容量をもつコンデンサＣ２、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を備えている。すなわち、駆動電流充放電回路３０ｃは、電流増幅部３０ｂのグランド側に設けられ、圧電素子Ｃ１の放電電荷が充電されるコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２の基準電位側とは反対側の端部の接続先をトランジスタＴ１の供給電源側端部（接点ｃ）、トランジスタＴ２の放電側端部（接点ａ）のいずれかに切り替えるスイッチング素子Ｓ１と、コンデンサＣ２の基準電位側の端部の接続先をグランド（接点ｄ）、マイナス電源−Ｅ（接点ｆ）のいずれかに切り替えるスイッチング素子Ｓ２と、をコンデンサＣ２に充電された電荷を圧電素子Ｃ１に再利用可能に接続してなるものである。
【００２８】
図８の容量性負荷駆動回路では、駆動波形の制御信号を検知すると、主電圧＋Ｅにより、容量性負荷である圧電素子Ｃ１に電圧を印加して駆動信号とする。この圧電素子Ｃ１への初期充電に関しては、従来の制御方法（図５）と同じである。またこの時、コンデンサＣ２は、図８に示すように、一方の端部がスイッチング素子Ｓ１によりトランジスタＴ２側（接点ａ）に接続し、他方の端部がスイッチング素子Ｓ２によりグランド側（接点ｄ）に接続しており、初期充電に影響のない回路構成となっている。
【００２９】
つぎに、実施例１における放電時の容量性負荷駆動回路図を図９に、再充電時の容量性負荷駆動回路図を図１０に示す。
圧電素子Ｃ１より静電エネルギーを除去（放電）する際、コンデンサＣ２は、図９に示すように、一方の端部がスイッチング素子Ｓ１によりトランジスタＴ２側（接点ａ）に接続し、他方の端部がスイッチング素子Ｓ２によりマイナス電源−Ｅ側（接点ｆ）に接続しており、矢印の経路（放電経路）で圧電素子Ｃ１の電荷はコンデンサＣ２に蓄積される。このとき、コンデンサＣ２がマイナス電源−Ｅに接続することで、コンデンサＣ２−グランド間に電位差が生じない為、駆動波形への影響はない。
【００３０】
また、圧電素子Ｃ１に静電エネルギーを蓄積（再充電）する際、コンデンサＣ２は、図１０に示すように、一方の端部がスイッチング素子Ｓ１によりトランジスタＴ１の電源供給端部側（接点ｃ）に接続し、他方の端部がスイッチング素子Ｓ２によりグランド側（接点ｄ）に接続しており、矢印の経路（再充電経路）でコンデンサＣ２に蓄積された電荷は圧電素子Ｃ１に充電される。
【００３１】
以上のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の切替動作を繰り返すことにより、従来まで破棄していた放電電荷を再利用し、大幅にエネルギー効率を上げることができる。このとき、圧電素子Ｃ１の容量（Ｃ１）と放電電荷を充電するコンデンサＣ２の容量（Ｃ２）が、以下の式を満たすことが好ましい。これにより圧電素子からの放電電荷を効率よく再利用することができる。
Ｃ１≦Ｃ２
【００３２】
図１１に、本発明の実施例1の駆動波形（立ち上がり・立下り時）の電圧Ｖ・電流Ｉ特性のタイミングチャートを示す。
２つのトランジスタＴ１・Ｔ２が制御信号によって動作すると、圧電素子Ｃ１の端子電圧Ｖ１、抵抗Ｒに流れる電流Ｉ１、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、図１１で示されるように時間変化する。なお、スイッチング素子Ｓ１は、接続先を接点ａとしている場合をＨｉｇｈ、接点ｃとしている場合をＬｏｗとし、スイッチング素子Ｓ２は、接続先を接点ｆとしている場合をＨｉｇｈ、接点ｄとしている場合をＬｏｗとしている。
【００３３】
すなわち、最初の充電のとき（初期充電時）には、つぎの状態となる。
・駆動波形Ｖ１；０Ｖから＋ＥＶまで電圧上昇
・駆動波形電流Ｉ１；コンデンサＣ２の接続先が切り替えられると、最初に最大電流（＋ａＡ）の充電電流が流れ、徐々に電流が流れなくなり０Ａになる。
・スイッチング素子Ｓ１；Ｈｉｇｈ状態
・スイッチング素子Ｓ２；Ｌｏｗ状態
【００３４】
また、放電時には、つぎの状態となる。
・駆動波形Ｖ１；＋ＥＶから０Ｖまで電圧減少
・駆動波形電流Ｉ１；コンデンサＣ２の接続先が切り替えられると、最初に最大電流（−ａＡ）の放電電流が流れ、徐々に電流が流れなくなり０Ａになる。
・スイッチング素子Ｓ１；Ｈｉｇｈ状態
・スイッチング素子Ｓ２；Ｈｉｇｈ状態
【００３５】
また、２回目以降の充電のとき（再充電時）には、つぎの状態となる。
・駆動波形Ｖ１；０Ｖから＋ＥＶまで電圧上昇
・駆動波形電流Ｉ１；コンデンサＣ２の接続先が切り替えられると、最初に最大電流（＋ａＡ）の充電電流が流れ、徐々に電流が流れなくなり０Ａになる。
・スイッチング素子Ｓ１；Ｌｏｗ状態
・スイッチング素子Ｓ２；Ｌｏｗ状態
【００３６】
ここで、印字制御に大きく影響を与える駆動波形特性は、駆動波形の傾きＳｕｐ、Ｓｄｏｗｎによって決定される。この傾きＳｕｐ、Ｓｄｏｗｎはスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の特性によって制御されており、グランド電位を基準とすると、放電時にエミッタに電位差が生じなければ、駆動波形の傾きに影響がない。本発明の回路構成では、放電時にコレクタをマイナス電源に接続するので、電位差は生じない。したがって、本発明では、従来までの駆動波形と同じ特性（図６）を得ることができ、駆動波形の立ち下り時に最大−ａＡの放電電流として急速に放電させることができる。すなわち、基準電位を駆動波形の所定のタイミングに応じて切り換えることで、よりエネルギー効率を高めることができる。また、新しい駆動波形特性の制御方法も不要であり、簡単な回路を追加するだけで、駆動波形の立下り毎に破棄していた電荷を再利用することができ、エネルギー効率を大幅に高めることができる。
【００３７】
なお、このような基準電位の切り換え制御は、ＡＳＩＣ２６による自動判断により制御することが簡易的な制御の追加で実現可能であるため好ましい。また、このとき基準電位の切り替えパターンをＲＯＭ２１などのレジスタに格納しておき、ソフト処理によって制御するとよい。さらに、前記基準電位の切り替え制御は、抵抗Ｒに流れる電流Ｉ0＝０を検知することで判断すればよい。
また、前記基準電位の切り替えのとき、スイッチング素子Ｓ２の接点の切替をスイッチング素子Ｓ１の接点の切替よりも先に行うことが好ましい。これにより、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の切り換え順序を逆にするよりも、エネルギー効率を高めることができる。
【００３８】
図１２に、図７の構成における容量性負荷駆動回路図として、実施例２の容量性負荷駆動回路図を示す。
実施例２の容量性負荷駆動回路３０ｄは、図１２に示すように、実施例１のコンデンサＣ２，スイッチング素子Ｓ１に代えて、少なくとも圧電素子Ｃ１以上の容量の和をもつコンデンサ素子であるコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｎと、該コンデンサそれぞれの一方の端部（基準電位側とは反対側の端部）に配置されるスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，・・・，Ｓ１ｎと、を備えている。
【００３９】
転送される画像データによって、圧電素子Ｃ１に蓄えられる電荷量が変動するため、コンデンサＣ２は圧電素子Ｃ１の電荷量に応じて可変であることが望ましい。圧電素子Ｃ１の容量Ｃ１と複数のコンデンサＣ２ｎの容量の和（ΣＣ２ｎ）が大きく異なる場合、放電時、圧電素子Ｃ１からの電荷を充電する際に、損失が大きくなってしまう。そこで、容量Ｃ１と容量ΣＣ２ｎは、Ｃ１≦ΣＣ２ｎの関係を満たしつつ、ほぼ等しいことがエネルギー効率のより高い条件となる。
【００４０】
実施例２では、容量の異なるコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｎを並列に接続し、圧電素子Ｃ１の容量Ｃ１に応じてスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，・・・，Ｓ１ｎを切り換えることで、充放電に寄与するコンデンサを選択して容量ΣＣ２ｎを変更することができ、圧電素子Ｃ１から選択されたコンデンサ（ΣＣ２ｎ）に充電する際の電荷の損失を小さくし、電荷の再利用効率を高めることができる。
【００４１】
なお、駆動波形、スイッチング素子のタイミング制御は実施例１の場合（図１１）と同様である。ただし、スイッチング素子Ｓ１ｎのうち、充放電に寄与するスイッチング素子のみ、実施例１と同様の切り替えを行うものとし、充放電に寄与しないスイッチング素子は逆の接点に切り替えるものとする（すなわち、充放電に寄与する素子が接点ａのとき、接点ｃとし、充放電に寄与する素子が接点ｃのとき、接点ａとする）。
【００４２】
図１３に、図７の構成における容量性負荷駆動回路図として、実施例３の容量性負荷駆動回路図を示す。
実施例３の容量性負荷駆動回路は、図１３に示すように、実施例１の回路（図８）のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に代えて、いずれの接続先にも接続しない第３の接点（接点ｂ，ｅ）を有する４極スイッチであるスイッチング素子Ｓ１’，Ｓ２’を備えている。
【００４３】
ここで、実施例１のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のスイッチング順序が逆になってしまった場合を考える。その様子を図１４に示す。例えば圧電素子Ｃ１の放電時の状態から再充電時の状態に切り替えるとき、スイッチング素子Ｓ２の切替よりもスイッチング素子Ｓ１の切替を先に行った場合、主電源＋ＥからコンデンサＣ２に電流が流れてしまい、再利用できるエネルギーの効率が低減されてしまうことが起こる。
【００４４】
実施例３はこのようなスイッチング順序制御の誤り時のエネルギー効率の低下を防止するためのものであり、充放電を切替の際に、一旦スイッチング素子Ｓ１’では接点ｂ、スイッチング素子Ｓ２’では接点ｅを介すことで、スイッチング素子Ｓ１’，Ｓ２’の接点切替のタイミングが誤った際に発生する電荷の漏れがなくなり、エネルギー効率の低減を抑えることができる。
【００４５】
図１５は、実施例３の駆動波形（立ち上がり・立下り時）の電圧Ｖ・電流Ｉ特性のタイミングチャートである。図中、図１３のスイッチング素子Ｓ１’の接続先が接点ａの状態の場合を「ａ」、接点ｂの状態の場合を「ｂ」、接点ｃの状態の場合を「ｃ」とし、スイッチング素子Ｓ２’の接続先が接点ｄの状態の場合を「ｄ」、接点ｅの状態の場合を「ｅ」、接点ｆの状態の場合を「ｆ」としている。
【００４６】
図１５に示すように、スイッチング素子Ｓ１’，Ｓ２’の接続先を切り替える際に、いずれの接続先にも接続しない第３の接点（接点ｂ，ｅ）の状態を介すことで、スイッチング素子Ｓ１’とスイッチング素子Ｓ２’の切替タイミングが逆になったとしても、エネルギー効率が低下することはなく、高効率な充放電を繰り返すことができる。
【００４７】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成例を示す上面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の構成例を示す正面図である。
【図３】図１，図２に示した画像形成装置の制御ブロック図である。
【図４】従来の画像形成装置の制御部の要部ブロック図である。
【図５】図４の構成における容量性負荷駆動回路図である。
【図６】図５の容量性負荷駆動回路における駆動波形（立ち上がり・立下り時）の電圧Ｖ0・電流Ｉ0特性を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に係る画像形成装置の制御部の要部ブロック図である。
【図８】図７の構成における、実施例１の容量性負荷駆動回路図（初期充電時）である。
【図９】実施例１の放電時の容量性負荷駆動回路図である。
【図１０】実施例１の再充電時の容量性負荷駆動回路図である。
【図１１】実施例1の駆動波形（立ち上がり・立下り時）の電圧Ｖ・電流Ｉ特性のタイミングチャートである。
【図１２】図７の構成における、実施例２の容量性負荷駆動回路図である。
【図１３】図７の構成における、実施例３の容量性負荷駆動回路図である。
【図１４】実施例１の容量性負荷駆動回路においてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のスイッチング順序が逆になった場合の状態を示す図である。
【図１５】実施例３の駆動波形（立ち上がり・立下り時）の電圧Ｖ・電流Ｉ特性のタイミングチャートである。
【図１６】従来技術の駆動波形（立ち上がり・立下り時）の電圧Ｖ・電流Ｉ特性のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０    記録ヘッド
１１    記録ヘッド駆動部
１２    主走査エンコーダ
１３    副走査モータ
２０    ＣＰＵ
２１    ＲＯＭ
２２    ＲＡＭ
２３    ＮＶＲＡＭ
２４    ホストＩ／Ｆ
２５    ＲＴＣ
２６    ＡＳＩＣ
２７    Ｉ／Ｏ
２８    操作／表示部
３０，９０    駆動波形制御部
３０ａ，９０ａ    ＤＡＣ（デジタルアナログ変換部）
３０ｂ，９０ｂ    電流増幅部
３０ｃ，３０ｄ    駆動電流充放電回路
３１    主走査モータ駆動部
３２    副走査モータ駆動部
３３    維持モータ駆動部
３４    供給モータ駆動部
３５    ＡＣバイアス供給部
４０    供給機構
４０ａ    供給モータ
８０    維持機構
８０ａ    維持モータ
５０    制御部
１００    キャリッジ
１０１    搬送ベルト
１０１ａ    副走査モータ
１０２    タイミングベルト
１０３    エンコーダスケール
１０４    ガイドロッド
１０５    主走査モータ
１０６    駆動プーリ
１０７    従動プーリ
１０８    記録用紙
１０９    搬送ローラ
１１０    テンションローラ
１１３    帯電ローラ
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ    接点
Ｃ１    圧電素子
Ｃ２    コンデンサ
Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｎ    コンデンサ素子
＋Ｅ    電源（プラス電源）
−Ｅ    マイナス電源
Ｒ    抵抗
Ｓ１，Ｓ１’，Ｓ２，Ｓ２’    スイッチング素子
Ｔ１，Ｔ２    トランジスタ
【図１】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図２】
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