JP2009292077A - Image forming device - Google Patents

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Yasunari Harada
泰成 原田
Jun Watanabe
順 渡辺
Kenji Kagami
賢志 鏡
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device, the energetic efficiency of which is enhanced by reusing the discharge charge from a piezoelectric element without giving influence to driving waveform. <P>SOLUTION: This image forming device is equipped with: a current amplifying part 30b, which outputs the current value of the driving waveform amplified based on the input image data, a recording head 10 which includes a piezoelectric element C1 as a capacitive load and forms images by discharging ink with the pressure generated by the piezoelectric element C1 by means of driving signals based on the output sent from the current amplifying part 30b; and a driving current charging and discharging circuit 30c, which is formed by connecting a capacitor C2, provided on the ground side of the current amplifying part 30b and charged with the discharge charge from the piezoelectric element C1, and a plurality of switching elements including a switching element S2 for changing over the connecting destination on the reference voltage side of the capacitor C2 between either the ground or a minus power source -E so as to be able to reuse the charge charged in the capacitor C2 with the piezoelectric element C1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to an image forming apparatus such as an ink jet recording apparatus.

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。   2. Description of the Related Art Ink jet recording apparatuses that discharge ink from ink discharge ports, so-called ink jet printers, are widely used because of their small size and low cost. Among these ink jet printers, a piezo ink jet system that ejects ink by utilizing deformation of a piezoelectric element is widely used from the viewpoints of high resolution and high speed printability.

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。   An ink jet printer that uses vibration energy of a piezoelectric element such as a piezo element vibrates a piezoelectric element installed in an ink flow path according to image information, and forms ink droplets by distortion of the piezoelectric element. At this time, the piezoelectric element is capacitive and can accumulate charges, but the accumulated charge is discarded by discharging, so that discarding the charges reduces energy efficiency. Was invited. In other words, energy efficiency can be improved if the discharge charge from the piezoelectric element can be reused.

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。   With respect to this problem, for example, Patent Document 1 discloses a configuration in which a main capacitor and an auxiliary capacitor are used as power supply sources for driving a piezoelectric element in order to increase energy efficiency for driving the piezoelectric element. Yes.

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。   Patent Document 2 discloses an ink jet printer that regenerates and reuses charges accumulated in a piezoelectric element for the purpose of increasing energy efficiency for driving the piezoelectric element, and is discarded when the piezoelectric element is discharged. A configuration is disclosed in which energy is effectively utilized by charging and reusing a charge component with two capacitors that can be switched between series connection and parallel connection.

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。   However, the conventional technology for reusing the discharge charges from the piezoelectric element has a problem in that the drive waveform is adversely affected during discharge from the piezoelectric element, and the drive waveform cannot be output at a desired timing. For example, in the technique described in Patent Document 2, as shown in FIG. 16, a potential difference is generated between the capacitor and the ground when the piezoelectric element is discharged, causing a problem that the falling characteristic of the drive waveform changes.

特開２００1−３１３８６７号公報JP 2001-313867 A 特開２００６−２５６１４９号公報JP 2006-256149 A

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。   The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and provides an image forming apparatus that increases energy efficiency by reusing discharged charges from a piezoelectric element without affecting a driving waveform. Objective.

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。 The present invention provided to solve the above problems is as follows.
[1] A current amplifying unit that amplifies and outputs a current value of a driving waveform based on input image data, and a piezoelectric element that is a capacitive load, and the piezoelectric signal is generated by a driving signal based on the output of the current amplifying unit. A recording head that discharges ink with a pressure generated by the element to form an image on a recording medium; a capacitor that is provided on the ground side of the current amplification unit and that is charged with a discharge charge of the piezoelectric element; and the capacitor A plurality of switching elements including a switching element A that switches a connection destination of an end portion on the reference potential side to either the ground or the negative power source, and the electric charge charged in the capacitor is reusably connected to the piezoelectric element. An image forming apparatus comprising: a drive current charge / discharge circuit.
[2] The image forming apparatus according to [1], wherein the driving current charging / discharging circuit switches a reference potential of the capacitor at a predetermined timing of the driving waveform.
[3] The drive current charging / discharging circuit is configured so that the connection destination of the end portion on the reference potential side of the capacitor becomes a ground when the drive waveform rises and becomes a negative power source when the drive waveform falls. The image forming apparatus according to [1], wherein the contacts are switched.
[4] The image forming apparatus according to [1], wherein when the reference potential is switched, the contact of the switching element A is switched before the contact of the switching element other than the switching element A is switched.
[5] The image forming apparatus according to [1], wherein a capacity (C2) of the capacitor is equal to or greater than a discharge charge amount (C1) of the piezoelectric element.
[6] The image forming apparatus according to [5], wherein the capacitor is connected to a plurality of capacitor elements selected from a plurality of capacitor elements having different capacities.
[7] The image forming apparatus according to [6], wherein a plurality of capacitor elements selected from the plurality of capacitor elements having different capacities are connected in parallel.
[8] The image forming apparatus according to [1], wherein the plurality of switching elements are four-pole switches having a third contact that is not connected to any connection destination.
[9] The image forming apparatus according to [8], wherein the switching order of the contacts of the plurality of switching elements is switched to a contact to another connection destination after passing through the third contact.

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。   According to the present invention, in an image forming apparatus using a piezoelectric element, energy efficiency can be improved without affecting a drive waveform. That is, when charging the discharge charge from the piezoelectric element with the capacitor, a negative power source is used so that no potential difference is caused between the capacitor and the ground, so the piezoelectric element that has been discarded without affecting the drive waveform The discharge charge can be reused.

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。 The image forming apparatus according to the present invention will be described below.
1 and 2 are schematic views showing the configuration of an ink jet recording apparatus which is an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a top view of the image forming apparatus, and FIG. 2 is a front view thereof.
In this ink jet recording apparatus, the carriage 100 is held by a guide lot 104 horizontally mounted on left and right side plates (not shown), and the carriage 100 is passed by a main scanning motor 105 via a timing belt 102 passed between a driving pulley 106 and a driven pulley 107. Is moved and scanned in the main scanning direction (left and right direction in FIGS. 1 and 2).

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）。   The carriage 100 includes, for example, a recording head including four liquid discharge heads that discharge ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). The nozzle rows on the nozzle surface on which the (nozzles) are formed are arranged in a direction (sub-scanning direction (vertical direction in FIGS. 1 and 2)) perpendicular to the main scanning direction, and mounted with the ink discharge port direction facing downward. Yes. Although an independent droplet discharge head is used here, a configuration in which one or a plurality of heads having a plurality of nozzle rows that discharge droplets of recording liquid of each color can be used. Further, the number of colors and the arrangement order are not limited to this. As the ink jet head constituting the recording head, a piezoelectric actuator such as a piezoelectric element or the like provided as pressure generating means for generating a pressure for discharging a droplet can be used (details will be described later).

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。   The carriage 100 is also equipped with sub-tanks for each color for supplying each color ink to the recording head. The ink jet recording apparatus has a supply mechanism in which ink of each color is replenished and supplied from each color ink cartridge mounted on a cartridge holder on the main body of the ink jet recording apparatus to each color sub-tank via an ink supply tube of each color. The cartridge holder is provided with a supply motor for feeding ink in the ink cartridge.

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。   The carriage 100 is provided with an encoder scale 103 in which slits are formed along the main scanning direction, and the carriage 100 is provided with an encoder sensor (not shown) for detecting the slits of the encoder scale 103, thereby performing the main scanning of the carriage 100. A linear encoder (main scanning encoder) for detecting the direction position is configured.

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。   In addition, the ink jet recording apparatus includes a transport belt 101 that is a transport unit for transporting the recording paper 108 as a recording medium at a position opposite to the recording head by electrostatically attracting the recording paper 108. Yes. The conveyance belt 101 is an endless belt, is configured to wrap around a conveyance roller 109 and a tension roller 110, and circulates in the belt conveyance direction (sub-scanning direction). ), And is rotated (charged) by the charging roller 113. At this time, the rotation of the conveying roller 109 is detected by a sub-scanning encoder (not shown), and the position information of the conveying belt 101 is detected. Further, the transport belt 101 may be a single-layer belt or a multi-layer (two or more layers) belt. In the case of a single-layer conveyor belt, it contacts the paper or charging roller, so the entire layer is formed of an insulating material. In the case of a transport belt having a multilayer structure, it is preferable that the side that contacts the paper or the charging roller is formed of an insulating layer, and the side that does not contact the paper or the charging roller is formed of a conductive layer.

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。   A maintenance mechanism including a recovery means for maintaining and recovering the state of the nozzles of the recording head is disposed in a non-printing area on one side of the carriage 100 in the main scanning direction. This maintenance mechanism contributes to recording because each cap member for capping each nozzle surface of the recording head, a wiper blade that is a blade member for wiping the nozzle surface, and a recording liquid that has been thickened are discharged. An empty discharge receiver for receiving liquid droplets when performing empty discharge for discharging non-performing liquid droplets is provided. One of the cap members has a mechanism for sucking ink from the nozzles of the recording head by a suction pump.

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。 FIG. 3 is a control block diagram of the ink jet printer shown in FIGS.
The control unit 50 is a unit that controls the entire apparatus, a unit that controls a sheet conveyance operation and a movement operation of the carriage 100, a CPU 20 that also performs arithmetic processing, a program executed by the CPU 20, and other fixed drive waveform data. A ROM 21 for storing data, a RAM 22 for use in a buffer for temporarily storing work areas and image data used for calculations, and a non-volatile memory for holding data even while the apparatus is powered off The NVRAM 23, the host I / F 24 that receives a print job from a host PC that is a data processing apparatus such as a personal computer equipped with a printer driver, and the secondary power supply when the main power supply from the image forming apparatus main body is cut off. Controls the RTC25, which is the driving clock, and image processing, various signal processing, and the entire device ASIC 26 for processing input / output signals, I / O 27 having an A / D conversion function for converting inputs from various digital sensors (not shown) and outputs from various sensors (not shown) into digital values, a key switch, an LCD And an operation / display unit 28 for inputting and displaying necessary information from the operator. The carriage 100 controls the recording head 10 by selectively applying a driving waveform to the recording head 10 and a piezoelectric element that is a pressure generating unit of the recording head 10 based on input image data. The unit 11 and a main scanning encoder 12 that detects position information of the carriage 100 are mounted.

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。   The control unit 50 also includes a drive waveform control unit 30 that generates a drive waveform for driving and controlling the recording head 10, a main scanning motor drive unit 31 that controls the main scanning motor 105, and conveyance by the sub-scanning encoder 13. The sub-scanning motor driving unit 32 that controls the driving of the sub-scanning motor 101a based on the position information of the belt 101 to control the circular movement of the conveying belt 101 and the cam shaft that moves the suction pump and cap of the maintenance mechanism 80 up and down are driven. A maintenance motor drive unit 33 that controls the maintenance motor 80a, a supply motor drive unit 34 that controls the supply motor 40a that supplies ink from the ink cartridge of the supply mechanism 40, and a charging roller 113 that charges the transport belt 101. And an AC bias supply unit 35 for supplying an AC bias to the power source.

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。   Here, in the control unit 50, a print job including image data from the host PC side such as a data processing device such as a personal computer, an image reading device such as an image scanner, and an imaging device such as a digital camera is transmitted via a cable or a network. And received by the host I / F 24. Then, according to the program stored in the ROM 21, the CPU 20 and the RAM 22 read and analyze the print data in the reception buffer included in the host I / F 24, perform data rearrangement processing, etc. The image data is transferred to the drive waveform control unit 30 and the drive waveform control unit 30 outputs the image data and the drive waveform to the recording head drive unit 11 at a required timing.

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。   The recording head driving unit 11 selectively selects driving pulses constituting a driving waveform supplied from the driving waveform control unit 30 based on image data (dot pattern data) corresponding to one line of the recording head 10 input serially. The recording head 10 is driven by applying the pressure to the pressure generating means (piezoelectric element) of the recording head 10.

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。 FIG. 4 is a principal block diagram of a control unit of a conventional image forming apparatus.
When receiving the image data, the CPU 20 stores the image data in the RAM 22 and moves the carriage 100 on which the recording head 10 is mounted to an arbitrary position on the recording medium by the main scanning motor control unit 31. Next, in the drive waveform control unit 90, the image data stored in the RAM 22, the drive waveform stored in the ROM 21, and its control signal are sent to the carriage 100 according to the position information of the carriage 100 obtained from the main scanning encoder 12. Forward. At this time, the drive waveform data (digital value) is converted into an analog value by the DAC 90a, and the converted drive waveform is amplified via the current amplifying unit 90b and then transferred to the carriage.
The recording head drive unit 11 selectively sends a drive waveform to the recording head 10 based on the transferred data, and a voltage is applied to the piezoelectric element that is a capacitive element of the recording head 10 to cause the recording head 10 to move. Drives and ejects ink droplets.

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。 FIG. 5 is a capacitive load driving circuit diagram in the configuration of FIG.
In an image forming apparatus (inkjet printer) using a piezo element (piezoelectric element) for ink ejection, a piezoelectric element is provided in a pressure generating chamber connected to an opening of a nozzle of a recording head. This piezoelectric element can be regarded as a capacitive load, and can be equivalently represented by a capacitor C1 having a capacitance C1 in FIG. The current amplifying unit 90b is connected to the main voltage + E, which is a positive power supply, and includes a transistor T1 provided in a charging path for supplying energy to the piezoelectric element C1, and a discharging path for removing energy from the piezoelectric element C1. And the transistor T2 provided in The conventional capacitive load driving circuit is formed by connecting a piezoelectric element C1 and a current amplifying unit 90b via a resistor R. The resistance R indicates the impedance between the main body on the apparatus main body side including the recording head driving unit 11 and the carriage 100, and the current flowing through the resistance R during the ink ejection operation is I 0 .

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。 In this capacitive load drive circuit, the voltage V 0 is applied as a drive signal from the main voltage + E to the capacitor C1 via the transistor T1 and charged. In addition, the capacitor C1 is discharged via the transistor T2. Therefore, in the ink ejection operation, the voltage V 0 is applied to the piezoelectric element (capacitor) C1, which is a capacitive load, and the piezoelectric element C1 is driven by being repeatedly charged and discharged to eject ink from the nozzle openings. It will be.

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。 FIG. 6 shows the voltage V 0 / current I 0 characteristics of the drive waveform (at the time of rising and falling) in the capacitive load driving circuit of FIG. When the two transistors T1 and T2 are operated by the control signal, the terminal voltage V 0 of the capacitor C1 changes with time as shown in FIG. 6A, and the current I 0 flowing through the resistor R is shown in FIG. 6B. It changes with time as shown by. That is, when the drive waveform rises, the battery is rapidly charged with a maximum + aA charging current, and when the drive waveform falls, the battery is rapidly discharged as a maximum -aA discharge current. In the circuit configuration shown in FIG. 5, the transistor T1 is turned on and a charging current is supplied to the piezoelectric element C1 through the charging path, and then the transistor T2 is turned on and the piezoelectric element C1 is turned on through the discharging path. This corresponds to a configuration in which all charges are discharged to ground.

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。 In such a conventional capacitive load driving circuit, since all the electric charge accumulated in the piezoelectric element C1 is discharged to the ground, all the electrostatic energy accumulated in the piezoelectric element C1 is discarded, and the power consumption There is a problem that the energy efficiency is low. Further, in the technique described in Patent Document 2, as shown in FIG. 16, a potential difference is generated between the capacitor and the ground during the discharge of the piezoelectric element, and the falling characteristics of the drive waveform change so that it takes time until the discharge is completed. A problem occurred.
In order to solve this problem, the inventors have intensively studied paying attention to the configuration of the capacitive load drive circuit and have come to achieve the present invention. Hereinafter, the configuration of the main part of the present invention will be described.

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。 FIG. 7 is a principal block diagram of the control unit of the image forming apparatus according to the present invention.
In the conventional drive waveform controller shown in FIG. 4, a drive current charge / discharge circuit 30c is added. Here, the drive current charging / discharging circuit 30c is provided on the ground side of the current amplifying unit 30b, and the connection destination of the capacitor charged with the discharge charge of the piezoelectric element C1 and the end on the reference potential side of the capacitor is connected to the ground. A plurality of switching elements including a switching element A that switches to one of the negative power sources are connected to the piezoelectric element so that the charge charged in the capacitor can be reused.

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。 FIG. 8 shows a capacitive load drive circuit diagram of the first embodiment (during initial charging) as a capacitive load drive circuit diagram in the configuration of FIG.
The capacitive load driving circuit according to the first embodiment of the present invention includes, in addition to the conventional circuit (FIG. 5), a negative power source -E, a capacitor C2 having a capacity of at least the piezoelectric element C1, and switching elements S1 and S2. . That is, the drive current charging / discharging circuit 30c is provided on the ground side of the current amplifying unit 30b, and a connection between the capacitor C2 charged with the discharge charge of the piezoelectric element C1 and the end of the capacitor C2 opposite to the reference potential side. The connection destination of the switching element S1 that switches between the end of the power supply side (contact c) of the transistor T1 and the end of the discharge side (contact a) of the transistor T2, and the reference potential side end of the capacitor C2 is grounded. The switching element S2 that switches between the (contact d) and the negative power source -E (contact f) is connected to the piezoelectric element C1 so that the charge charged in the capacitor C2 can be reused.

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。   In the capacitive load drive circuit of FIG. 8, when a drive waveform control signal is detected, a voltage is applied to the piezoelectric element C1, which is a capacitive load, by the main voltage + E to generate a drive signal. The initial charging to the piezoelectric element C1 is the same as the conventional control method (FIG. 5). At this time, as shown in FIG. 8, the capacitor C2 has one end connected to the transistor T2 side (contact a) by the switching element S1, and the other end connected to the ground side (contact d) by the switching element S2. It has a circuit configuration that does not affect the initial charging.

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。 Next, FIG. 9 shows a capacitive load drive circuit diagram at the time of discharging in FIG. 1, and FIG. 10 shows a capacitive load drive circuit diagram at the time of recharging.
When the electrostatic energy is removed (discharged) from the piezoelectric element C1, one end of the capacitor C2 is connected to the transistor T2 side (contact point a) by the switching element S1, as shown in FIG. Is connected to the negative power source -E side (contact f) by the switching element S2, and the electric charge of the piezoelectric element C1 is accumulated in the capacitor C2 along the path indicated by the arrow (discharge path). At this time, since the capacitor C2 is connected to the negative power source -E, no potential difference is generated between the capacitor C2 and the ground, so that the drive waveform is not affected.

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。   Further, when accumulating (recharging) the electrostatic energy in the piezoelectric element C1, the capacitor C2, as shown in FIG. 10, has one end portion at the power supply end side (contact c) of the transistor T1 by the switching element S1. The other end is connected to the ground side (contact point d) by the switching element S2, and the charge accumulated in the capacitor C2 in the path indicated by the arrow (recharging path) is charged to the piezoelectric element C1.

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 By repeating the switching operation of the switching elements S1 and S2, the discharge charges that have been discarded up to now can be reused, and the energy efficiency can be significantly increased. At this time, it is preferable that the capacity (C1) of the piezoelectric element C1 and the capacity (C2) of the capacitor C2 for charging the discharge charge satisfy the following expression. As a result, the discharge charges from the piezoelectric element can be efficiently reused.
C1 ≦ C2

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。 FIG. 11 shows a timing chart of the voltage V / current I characteristics of the drive waveform (at the time of rising / falling) of the first embodiment of the present invention.
When the two transistors T1 and T2 are operated by the control signal, the terminal voltage V1 of the piezoelectric element C1, the current I1 flowing through the resistor R, and the switching elements S1 and S2 change with time as shown in FIG. The switching element S1 is high when the connection destination is the contact a, and is low when the contact c is the switching element S2, and the switching element S2 is low when the connection destination is the contact f and low. It is said.

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 That is, at the time of the first charge (at the time of initial charge), the following state is obtained.
• Drive waveform V1; voltage rise from 0V to + EV • Drive waveform current I1; When the connection destination of the capacitor C2 is switched, the charging current of the maximum current (+ aA) flows first, and the current gradually stops flowing to 0A.
-Switching element S1; High state-Switching element S2; Low state

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 Further, at the time of discharging, the following state is obtained.
• Drive waveform V1; voltage decrease from + EV to 0V • Drive waveform current I1; When the connection destination of the capacitor C2 is switched, the discharge current of the maximum current (−aA) flows first, and the current does not flow gradually and becomes 0A .
・ Switching element S1; High state ・ Switching element S2; High state

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 In the second and subsequent charging (during recharging), the following state is obtained.
• Drive waveform V1; voltage rise from 0V to + EV • Drive waveform current I1; When the connection destination of the capacitor C2 is switched, the charging current of the maximum current (+ aA) flows first, and the current gradually stops flowing to 0A.
・ Switching element S1; Low state ・ Switching element S2; Low state

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。   Here, the drive waveform characteristic that greatly affects the print control is determined by the slopes Sup and Sdown of the drive waveform. The slopes Sup and Sdown are controlled by the characteristics of the switching elements T1 and T2. When the ground potential is used as a reference, the slope of the drive waveform is not affected unless a potential difference occurs in the emitter during discharge. In the circuit configuration of the present invention, since the collector is connected to the negative power source at the time of discharging, there is no potential difference. Therefore, in the present invention, the same characteristics as the conventional drive waveform (FIG. 6) can be obtained, and the discharge current can be rapidly discharged as a maximum −aA discharge current at the fall of the drive waveform. That is, the energy efficiency can be further improved by switching the reference potential according to the predetermined timing of the drive waveform. In addition, there is no need for a new drive waveform characteristic control method, and by simply adding a simple circuit, the discarded charge can be reused at each drive waveform fall, greatly increasing energy efficiency. Can do.

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。 Such reference potential switching control is preferably performed by automatic determination by the ASIC 26 because it can be realized by adding simple control. At this time, the reference potential switching pattern may be stored in a register such as the ROM 21 and controlled by software processing. Further, the reference potential switching control may be determined by detecting the current I 0 = 0 flowing through the resistor R.
Further, when switching the reference potential, it is preferable to switch the contact of the switching element S2 before switching the contact of the switching element S1. Thereby, energy efficiency can be improved rather than reversing the switching order of switching element S1, S2.

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。 FIG. 12 shows a capacitive load drive circuit diagram of the second embodiment as a capacitive load drive circuit diagram in the configuration of FIG.
As shown in FIG. 12, a capacitive load drive circuit 30d according to the second embodiment replaces the capacitor C2 and the switching element S1 according to the first embodiment with a capacitor C21, which is a capacitor element having a sum of capacitances of at least the piezoelectric element C1. , C22, C23,..., C2n and switching elements S11, S12, S13,..., S1n arranged at one end of each of the capacitors (the end opposite to the reference potential side) It is equipped with.

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。   Since the amount of charge stored in the piezoelectric element C1 varies depending on the transferred image data, the capacitor C2 is desirably variable according to the amount of charge of the piezoelectric element C1. When the capacitance C1 of the piezoelectric element C1 and the sum of the capacitances of the plurality of capacitors C2n (ΣC2n) are greatly different, loss is increased when charging the electric charge from the piezoelectric element C1 during discharging. Therefore, it is a condition for higher energy efficiency that the capacitance C1 and the capacitance ΣC2n satisfy the relationship of C1 ≦ ΣC2n and are substantially equal.

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。   In the second embodiment, capacitors C21, C22, C23,..., C2n having different capacities are connected in parallel, and the switching elements S11, S12, S13,..., S1n are switched according to the capacitance C1 of the piezoelectric element C1. Therefore, the capacitor ΣC2n can be changed by selecting a capacitor that contributes to charging / discharging, the charge loss when charging the capacitor (ΣC2n) selected from the piezoelectric element C1 is reduced, and the charge reuse efficiency Can be increased.

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）。   The drive waveform and the switching element timing control are the same as those in the first embodiment (FIG. 11). However, among the switching elements S1n, only the switching elements that contribute to charging / discharging are switched in the same manner as in the first embodiment, and the switching elements that do not contribute to charging / discharging are switched to the opposite contacts (that is, charging / discharging). When the element that contributes to the contact is a contact a, the contact is c, and when the element that contributes to charging and discharging is the contact c, the contact is a).

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。 FIG. 13 shows a capacitive load drive circuit diagram of the third embodiment as a capacitive load drive circuit diagram in the configuration of FIG.
As shown in FIG. 13, the capacitive load drive circuit of the third embodiment is replaced with the third contact (not connected to any connection destination) instead of the switching elements S1 and S2 of the circuit of the first embodiment (FIG. 8). Switching elements S1 ′ and S2 ′ which are four-pole switches having contacts b and e) are provided.

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。   Here, consider a case where the switching order of the switching elements S1 and S2 of the first embodiment is reversed. This is shown in FIG. For example, when switching from the discharging state of the piezoelectric element C1 to the recharging state, if the switching element S1 is switched before the switching element S2, a current flows from the main power source + E to the capacitor C2. The efficiency of reusable energy will be reduced.

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。   The third embodiment is for preventing a decrease in energy efficiency at the time of such switching sequence control error. When switching between charging and discharging, the switching element S1 ′ once has a contact b, and the switching element S2 ′ has a contact. By passing e, there is no leakage of electric charge that occurs when the contact switching timing of the switching elements S1 ′ and S2 ′ is incorrect, and the reduction in energy efficiency can be suppressed.

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。   FIG. 15 is a timing chart of the voltage V / current I characteristics of the drive waveform (at the time of rising and falling) according to the third embodiment. In the figure, the switching element S1 ′ in FIG. 13 is connected to the contact a in the state “a”, the contact b in the state “b”, and the contact c in the state “c”. “D” indicates that the connection destination of S2 ′ is the state of contact d, “e” indicates the state of contact e, and “f” indicates the state of contact f.

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。   As shown in FIG. 15, when switching the connection destinations of the switching elements S1 ′ and S2 ′, the switching elements are connected via the state of the third contact (contacts b and e) that is not connected to any connection destination. Even if the switching timing of S1 ′ and switching element S2 ′ is reversed, energy efficiency does not decrease, and highly efficient charge / discharge can be repeated.

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。   Although the present invention has been described with the embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and other embodiments, additions, modifications, deletions, etc. Can be changed within the range that can be conceived, and any embodiment is included in the scope of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited.

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。1 is a top view illustrating a configuration example of an image forming apparatus according to the present invention. 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。1 is a front view illustrating a configuration example of an image forming apparatus according to the present invention. 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。FIG. 3 is a control block diagram of the image forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2. 従来の画像形成装置の制御部の要部ブロック図である。It is a principal part block diagram of the control part of the conventional image forming apparatus. 図４の構成における容量性負荷駆動回路図である。FIG. 5 is a capacitive load drive circuit diagram in the configuration of FIG. 4. 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。6 is a timing chart showing voltage V 0 / current I 0 characteristics of a drive waveform (at the time of rising and falling) in the capacitive load driving circuit of FIG. 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。3 is a block diagram of a main part of a control unit of the image forming apparatus according to the present invention. FIG. 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。FIG. 8 is a capacitive load drive circuit diagram of the first embodiment in the configuration of FIG. 7 (during initial charging). 実施例１の放電時の容量性負荷駆動回路図である。FIG. 3 is a capacitive load driving circuit diagram during discharging according to the first embodiment. 実施例１の再充電時の容量性負荷駆動回路図である。FIG. 3 is a capacitive load drive circuit diagram during recharging in the first embodiment. 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。3 is a timing chart of voltage V / current I characteristics of a driving waveform (at the time of rising and falling) according to the first embodiment. 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。FIG. 9 is a capacitive load drive circuit diagram of Example 2 in the configuration of FIG. 7. 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。FIG. 10 is a capacitive load drive circuit diagram of Example 3 in the configuration of FIG. 7. 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。It is a figure which shows a state when the switching order of switching element S1, S2 is reverse in the capacitive load drive circuit of Example 1. FIG. 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。10 is a timing chart of voltage V / current I characteristics of a driving waveform (at the time of rising and falling) of Example 3. 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。It is a timing chart of the voltage V / current I characteristic of the drive waveform (at the time of rising and falling) of the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Recording head 11 Recording head drive part 12 Main scanning encoder 13 Sub scanning motor 20 CPU
21 ROM
22 RAM
23 NVRAM
24 Host I / F
25 RTC
26 ASIC
27 I / O
28 Operation / Display Unit 30, 90 Drive Waveform Control Unit 30a, 90a DAC (Digital / Analog Conversion Unit)
30b, 90b Current amplifiers 30c, 30d Drive current charge / discharge circuit 31 Main scanning motor drive unit 32 Sub-scanning motor drive unit 33 Maintenance motor drive unit 34 Supply motor drive unit 35 AC bias supply unit 40 Supply mechanism 40a Supply motor 80 Maintenance mechanism 80a maintenance motor 50 control unit 100 carriage 101 transport belt 101a sub-scanning motor 102 timing belt 103 encoder scale 104 guide rod 105 main scanning motor 106 drive pulley 107 driven pulley 108 recording paper 109 transport roller 110 tension roller 113 charging roller a, b, c, d, e, f contact C1 piezoelectric element C2 capacitor C21, C22, C23,..., C2n capacitor element + E power supply (plus power supply)
-E Negative power supply R Resistance S1, S1 ', S2, S2' Switching element T1, T2 Transistor

Claims (9)

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。 A current amplifying unit that amplifies and outputs the current value of the drive waveform based on the input image data;
A recording head that has a piezoelectric element that is a capacitive load and forms an image on a recording medium by ejecting ink at a pressure generated by the piezoelectric element by a drive signal based on the output of the current amplification unit;
A switching element A that is provided on the ground side of the current amplifying unit and switches a connection destination of a capacitor charged with a discharge charge of the piezoelectric element and a reference potential side end of the capacitor to either the ground or the negative power source A drive current charging / discharging circuit comprising: a plurality of switching elements including a charge connected to the capacitor reusably connected to the piezoelectric element;
An image forming apparatus comprising: 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。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the drive current charge / discharge circuit switches a reference potential of the capacitor at a predetermined timing of the drive waveform. 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。   The drive current charging / discharging circuit has a contact point of the switching element A so that a connection destination of an end portion on the reference potential side of the capacitor becomes a ground when the drive waveform rises and becomes a negative power source when the drive waveform falls. The image forming apparatus according to claim 1 to be switched. 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。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the switching of the contact of the switching element A is performed prior to the switching of the contact of a switching element other than the switching element A when the reference potential is switched. 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。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein a capacitance (C2) of the capacitor is equal to or greater than a discharge charge amount (C1) of the piezoelectric element. 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。   The image forming apparatus according to claim 5, wherein the capacitor is connected to a plurality of capacitor elements selected from a plurality of capacitor elements having different capacities. 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。   The image forming apparatus according to claim 6, wherein a plurality of capacitor elements selected from the plurality of capacitor elements having different capacities are connected in parallel. 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。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the plurality of switching elements are four-pole switches having a third contact that is not connected to any connection destination. 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。   The image forming apparatus according to claim 8, wherein the switching order of the contacts of each of the plurality of switching elements is switched to a contact to another connection destination after passing through the third contact.
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