JP2016221893A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、キャリアリップル振幅の画像への影響を抑制して画質を向上すること。
【解決手段】圧電素子を駆動してインク滴を吐出して画像形成する画像形成装置であって、スイッチング回路２５２（２）、２５４（２）のスイッチング動作を制御して、電源電圧から圧電素子を駆動する二つの電極に印加する電圧を生成する駆動波形生成部２５０と、スイッチング回路２５２（２）、２５４（２）による周期的な電圧変動が二つの電極の電圧波形に重畳されるとき、電極波形に重畳される電圧波形の周期的な電圧変動成分の周期と位相を一致させる画像出力制御部４０と、を有し、前記画像出力制御部４０により、スイッチング回路２５２（２）、２５４（２）のスイッチングに起因する周期的な電圧変動成分を相殺する。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。

アクチュエータに圧電素子、例えばＰＺＴ（lead zirconate titanate）を用いたインクジェットヘッドを駆動する場合、パルス変調した信号により電流増幅するデジタル電流増幅器の後に平滑フィルタを接続した、いわゆるＤ級アンプ回路で生成された駆動信号を用いてヘッドを駆動する技術が知られている。
デジタル電流増幅器では、パルスを平滑フィルタで平滑する構成であるため完全な平滑化はできず、必ず一定量の電圧変動（リップル電圧）が残り、出力信号に対して重畳する。平滑前のパルスは一般的にＰＷＭ（pulse width modulation；パルス幅変調）が用いられ一定のスイッチング周波数でＯＮ−Ｄｕｔｙ（Ｄｕｔｙ比）を調整して狙いの出力電圧を得る制御を行っている。この一定のスイッチング周波数をキャリア周波数と呼び、出力信号に重畳するリップル電圧もキャリア周波数と同じ周期で発生し、キャリアリップルと呼ばれる。キャリアリップルの振幅を小さくする方法としては、キャリア周波数を速くする方法が、従来から知られている。

例えば特許文献１（特開２０１２−１４３２８０号公報）には、平滑フィルタ後の駆動信号のキャリアリップル振幅を観測して、キャリアリップル振幅が一定以下になるようにキャリア周波数を変更して、Ｄ級アンプ回路で駆動信号に重畳したキャリアリップルを抑制することで画像品質を向上することが記載されている。

しかし、従来のキャリア周波数を変更してキャリアリップルの振幅を抑制する制御では、キャリア周波数を充分に速くしないと狙いの振幅以下にキャリア周波数のリップル電圧を収めることが出来ない。しかし、キャリア周波数を速めることはスイッチング回路の応答速度が不足して制御が技術的に困難になり、またＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference）特性も悪化するという問題がある。

本発明は、従来の前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、画像形成装置において、従来のようにキャリア周波数を速めることなく、キャリアリップル振幅の画像への影響を抑制して、画質を向上することである。

本発明は、圧電素子と、前記圧電素子に駆動制御用の電圧を印加するための二つの電極と、スイッチング回路を備えかつ電源電圧を前記スイッチング回路でスイッチング制御して前記二つの電極に印加する電圧を生成する二つの電圧生成部と、を備え、圧電素子に駆動制御用の電圧を印加してインク滴を吐出する画像形成装置であって、前記スイッチング回路のスイッチング動作に起因する周期的な電圧変動が前記二つの電極の電圧波形に重畳されるとき、前記二つの電圧生成部を制御して、前記二つの電極の電圧波形にそれぞれ重畳される電圧波形の電圧変動成分の周期と位相を一致させる画像出力制御手段と、を有し、前記画像出力制御手段により、前記スイッチング回路による周期的な電圧変動成分を相殺することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、画像形成装置において、従来のようにキャリア周波数を速めることなく、キャリアリップル振幅の画像への影響を抑制して、画質を向上することができる。

本発明を適用するインクジェットプリンタの要部を概略的に示す正面図である。 インクジェットプリンタの機能構成図である。 駆動波形生成部と記録ヘッド部の機能構成図である。 駆動波形と共通電極電源へキャリアリップル電圧が重畳した様子を説明する図である。 電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間にキャリアリップルが重畳した電位差が印加される場合の印加電圧を示す図である。 図３に示す駆動波形生成部にスイッチングトリガー信号を供給する画像出力制御ＩＣを追加した構成を示す図である。 キャリアリップル電圧が完全に一致した場合の電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間の印加電圧を示す図である。 キャリアリップル電圧の一部が相殺された場合の電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間の印加電圧を示す図である。 図６に示す画像出力制御部に別のスイッチング回路を備えた電源電圧生成部を付加してスイッチング回路を２段階備えてリップル電圧を低減する構成を示すブロック図である。 ２段のスイッチング回路でキャリアリップル電圧を低減した場合のＶＨと駆動波形を示す図である。 共通電極電源の平滑フィルタを選択可能とした画像出力制御部のブロック図である。 図１１に示す画像出力制御部において、画像データに基づき適用すべき平滑フィルタを選択する機能を有する画像出力制御ＩＣのブロック図である。 図１１に示す画像データに基づき選択式平滑フィルタを切り替える制御手順について説明したフロー図である。

本発明は、圧電素子を駆動する電圧波形（駆動制御用の電圧波形）の生成に際して、ヘッド駆動信号と圧電素子の共通電極（ＣＯＭ）側の電圧を双方ともデジタル電流増幅器で増幅し、そのキャリア周波数とスイッチングの位相を同期させてキャリアリップルを同期させ、圧電素子の電極間電位にかかるキャリアリップルを相殺することに特徴がある。

本発明の実施形態について説明するが、ここでは、まず、本発明の前提となる画像形成装置、その一実施形態であるインクジェットプリンタ及びその動作について説明し、次に、その実施形態について説明する。
図１は本発明を適用するインクジェットプリンタ１００の要部を概略的に示す正面図である。
図中、キャリッジ２はガイドロッド１で保持されており、プーリー間に掛け渡されたベルト４を介して、主走査モータ３により主走査方向に走査する。キャリッジ２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記録ヘッド１０が搭載されており、記録ヘッド１０に配列されたインク吐出ノズル（以下、ノズルという）からインクを吐出する。キャリッジ２を主走査方向に移動させながら必要な位置でインク滴を吐出することによって、例えば記録用紙である記録媒体Ｐ上に画像を形成する。

本インクジェットプリンタ１００においては、主走査方向のキャリッジ２の移動とインク吐出動作を１回行うことで、記録ヘッド１０のノズル列の長さと同じ幅のバンド（走査領域）に対して画像を形成することができる。１バンド分の画像形成が終了したときに、副走査モータ９を駆動して記録媒体を副走査方向に移動させて、再度１バンド分の画像形成動作をさせるように繰り返すことで、記録媒体Ｐの任意の場所に画像を形成することができる。

各ノズルに対してインク吐出を実施させるための画像データは、画像データ処理を行うコントローラ基板１３からフレキシブルケーブル１４によってキャリッジ２まで転送され、中継基板を中継して記録ヘッド１０内の駆動素子に伝達される。

図２は、インクジェットプリンタ１００の機能構成図である。
インクジェットプリンタ１００は、図示のように、ホストＰＣ（Personal Computer）２００から印刷データを受け付ける制御部２０とキャリッジ２などを含む。
制御部２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ホストＩ／Ｆ（インタフェース）２４、画像出力制御部２５（駆動波形生成部２５０を含む）、エンコーダ解析部２６、主走査モータ駆動部２７、副走査モータ駆動部２８、Ｉ／Ｏ（入出力）部２９を含んでいる。制御部２０には、キャリッジ２、副走査エンコーダ３３、主走査モータ３、副走査モータ９、各種のセンサアクチュエータ３４等が接続されている。
また、キャリッジ２には、ヘッドドライバ３０と、圧電素子からなる記録ヘッド１０、主走査エンコーダ３２が搭載されている。
なお、以上の構成自体は公知のものである。

このインクジェットプリンタ１００において、その代表的な印刷動作は、ホストＰＣ２００が送出した印刷ジョブを、ホストＩ／Ｆ２４で受信して画像データを生成する処理と、主走査エンコーダ３２の出力をエンコーダ解析部２６で解析しながらモータ制御を行うメカニカルな制御とを協調して行うことで実現している。駆動波形は、画像出力制御部２５内の駆動波形生成部２５０で生成される。

駆動波形は一般的に印刷モード（速度重視モード，画質重視モードなど）や記録媒体の種類（普通紙，光沢紙など）によって複数の種類から選択して使い分ける。
その制御は、ＲＯＭ２２に格納された複数の駆動波形データから、ＣＰＵ２１が受信した印刷ジョブの要求にしたがって駆動波形データを選択し、選択したデータを駆動波形生成部２５０に転送し、最終的にヘッドドライバ３０へ出力する処理である。

図３は、駆動波形生成部２５０と記録ヘッド部の機能構成図である。
駆動波形生成部２５０は、デジタル電力増幅器２５２と共通電極電源生成部２５４を含んでいる。
デジタル電力増幅器２５２は、ゲートドライバ回路２５２（１）と、平滑フィルタ２５２（３）と、ゲートドライバ回路２５２（１）と平滑フィルタ２５２（３）を接続するスイッチング回路２５２（２）を含んでいる。

共通電極電源生成部２５４は、スイッチング電源制御回路２５４（１）と、平滑フィルタ２５４（３）と、スイッチング電源制御回路２５４（１）と平滑フィルタ２５４（３）を接続するスイッチング回路２５４（２）を含んでいる。
記録ヘッド部は、ヘッドドライバ（ヘッドドライバＩＣ）３０、記録ヘッド１０を含み、記録ヘッド１０は、圧電素子１０（１）と、その電極１０（１）Ａ、電極１０（１）Ｂを含んでいる。

圧電素子１０（１）をアクチュエータとして用いたインクジェットプリンタ１００では、一般的に圧電素子１０（１）の一方の電極１０（１）Ａと他方の電極１０（１）Ｂに対して個別駆動波形と共通電極電源をそれぞれ印加して、その電位差によって圧電素子１０（１）を駆動する。個別駆動波形は画像出力制御信号の指示によりヘッドドライバＩＣ３０内で駆動波形の一部期間を切り抜いて生成される。
出力したい画像を得るために、各々の圧電素子１０（１）がどのような個別駆動波形で駆動すべきかは画像出力制御信号で与えられる。その場合、元となる駆動波形は共通であっても、各々の圧電素子１０（１）に印加される個別駆動波形は複数種類が使い分けられる関係にある。
共通電極電源は、一定電圧でもよいため共通電極電源生成部２５４を省略してＧＮＤに接続してもよい。なお、図３の例では電極１０（１）Ａの電位を電極１０（１）Ｂの電位よりも低く与えることができるように、共通電極電源生成部２５４を有した構成としている。
なお、以上で説明したデジタル電力増幅器２５２及び共通電極電源生成部２５４は、いずれも本発明の「電圧生成部」に対応する。

次に各部の動作について説明する。
駆動波形の生成は、デジタル電力増幅器２５２によって行われる。ゲートドライバ回路２５２（１）は、スイッチング回路２５２（２）をスイッチング制御することで電源電圧ＶＨを降圧して出力電圧を得る回路であり、出力電圧指示信号と駆動波形フィードバック信号からＰＷＭのＯＮ−Ｄｕｔｙを決定している。
ＰＷＭのスイッチング周期（キャリア周波数）は、一般的に固定値であるか、駆動波形フィードバック信号からゲートドライバ回路２５２（１）が決定する周期であって、デジタル電力増幅器２５２の外部から指示されるものではない。

駆動波形の生成では、ゲートドライバ回路２５２（１）がスイッチング回路２５２（２）をスイッチングし、出力電圧をＬＣローパスフィルタからなる平滑フィルタ（平滑回路）２５２（３）で平滑化して駆動波形を得る。ただし、ＬＣローパスフィルタは出力電圧の変動に応答できるようにカットオフ周波数を無限に低く設定することは出来ないことから、平滑しきれなかった一定量の電圧変動が残る。この電圧変動が狙いの駆動波形に対して重畳することになる。この電圧変動の周期はＰＷＭのキャリア周波数と同期しており、キャリアリップル電圧と呼ぶ。

共通電極電圧（電源）を生成する共通電極電源生成部２５４にスイッチング電源制御回路２５４（１）を使用する場合、狙いの出力電圧が一定であるため、共通電極電源生成部２５４には、デジタル電力増幅器２５２における出力電圧指示信号が存在しない。しかし、この場合でも、スイッチング回路２５４（２）をスイッチングして、出力電圧をＬＣローパスフィルタからなる平滑フィルタ２５４（３）で平滑する回路の性格上、共通電極電源にキャリアリップル電圧が重畳する。

図４は、駆動波形と共通電極電源へキャリアリップル電圧が重畳した様子を説明する図である。
一般的に、キャリアリップル電圧は図示のように周期的な三角波のような形状となるため、理想的な駆動波形６０にキャリアリップル電圧が重畳すると駆動波形６１のようになる。同様に理想的な共通電極電源６２は一定電圧であるが、キャリアリップル電圧が重畳すると図示した６３の波形のようになる。
つまり、図３の駆動波形生成部２５０と記録ヘッド部の構成においては理想的な駆動波形は発現せず、駆動波形の部位に駆動波形６１が出力される。また共通電極電源も図３の共通電極電源の部位に共通電極電源６３の波形が出力されることになる。

図５は、電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間にキャリアリップルが重畳した電位差が印加される場合の印加電圧を示す図である。
インク滴の吐出は、圧電素子１０（１）に電圧を印加することで素子を作動つまり伸縮させてインクを押し出している。この場合、インク滴の吐出制御は図３の電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間の電位差で行われている。

図５Ａの駆動波形６１と共通電極電源６３が圧電素子１０（１）に印加された場合、電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間の電位差は、図５Ｂの電極１０（１）Ａ−１０（１）Ｂ間の波形６４になる。ここでは、駆動波形と共通電極電源に重畳しているキャリアリップル電圧が、デジタル電力増幅器２５２と共通電極電源生成部２５４のスイッチング制御がそれぞれの回路で独立して生成されて周波数や位相が一致していない状態である。そのため、電極１０（１）Ａ−１０（１）Ｂ間の電位差はキャリアリップル電圧を部分的に相殺したり強め合ったりして、理想の印加電圧波形に二つの周波数成分のノイズが重畳した状態となっている。
次に、上述の構成を前提にして、本発明の実施形態を説明する。

＜実施形態１＞
図６は、図３に示す駆動波形生成部２５０にスイッチングトリガー信号を供給する画像出力制御ＩＣ４２を追加した構成を示す図である。
前述のキャリアリップル電圧の周期と位相を同期させる目的で、画像出力制御手段である画像出力制御ＩＣ４２からゲートドライバ回路２５２（１）とスイッチング電源制御回路２５４（１）に共通のスイッチングトリガー信号を入力する。例えばゲートドライバ回路２５２（１）とスイッチング電源制御回路２５４（１）はスイッチングトリガー信号が入力されたらスイッチング回路２５２（２）、２５４（２）をオンし、同時に動作を開始させる。

この制御によれば、ＯＮ−Ｄｕｔｙはそれぞれの回路で適切なＤｕｔｙが必ずしも一致しないため独立して制御されることになるが、ＰＷＭのキャリア周期（又は周波数）と位相は二つのスイッチング回路２５２（２）、２５４（２）で一致させることができる。
なお、別の実施形態としてゲートドライバ回路２５２（１）のスイッチング開始タイミングを外部信号として出力し、これをスイッチングトリガー信号としてスイッチング電源制御回路２５４（１）に入力する構成でもよい。

図７は、キャリアリップル電圧が完全に一致した場合の電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間の印加電圧を示す図である。図７Ａは、駆動波形と共通電極電源の両方にキャリアリップル電圧が重畳し、かつその周期，位相，振幅が一致した場合を表す図であり、図７Ｂは、電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間の電位差を表す図である。
駆動波形６５は、図６の個別の駆動波形として出力される波形であり、ヘッドドライバＩＣ３０を介して電極１０（１）Ａに印加される信号になる。共通電極電源６６は、図６の共通電極電源として出力される信号であり、電極１０（１）Ｂに印加される信号になる。この場合、電極１０（１）Ａ−電極１０（１）Ｂ間に印加される電位差は、駆動波形から共通電極電源を減じた電圧になるため、図６Ｂのように完全に相殺され、理想的な駆動波形が圧電素子に印加されることになる。つまり、リップル電圧の影響がキャンセルされ、圧電素子１０（１）にはリップル電圧による意図せぬ電圧印加がされないため、正確な制御がなされる。結果として画像品質が向上する。

図８は、キャリアリップル電圧の一部が相殺された場合の電極１０（１）Ａと電極１０（１）Ｂ間の印加電圧を示す図である。
図６で説明した構成でキャリア周波数と位相だけを一致させた場合、現実には必ずしもキャリアリップル電圧の形状は完全には一致しない。その理由は、キャリアリップル電圧の形状は、スイッチングＤｕｔｙや、負荷電流，平滑フィルタの条件によって変わる電圧振幅よって決まるためである。しかし、図８は、キャリア周期と位相が同期していれば、二つのキャリアリップルが相殺する効果は得られることを示している。つまり駆動波形６５’と共通電極電源６６’のキャリアリップル電圧は形状が異なるが、電極１０（１）Ａ−１０（１）Ｂ間の電位差６７’は、キャリアリップル電圧が図５Ｂの波形よりも低減されていることを示している。

本実施形態によれば、ヘッド駆動信号と圧電素子の共通電極（ＣＯＭ）側の電圧を双方ともデジタル電力増幅器で増幅し、そのキャリア周波数とスイッチングの位相を同期させることでキャリアリップルを同期させ、圧電素子の電極間電位にかかるキャリアリップルを相殺することができる。そのため、キャリアリップルに起因する画像の劣化が防止できる。

＜実施形態２＞
次に実施形態２について説明する。
図９は、図６に示す画像出力制御部４０に別のスイッチング回路２５６（２）を備えた電源電圧生成部２５６を付加して、駆動波形及び共通電極電源生成時に、スイッチング動作を２段階で行う構成にして、リップル電圧を低減する構成を示すブロック図である。
ここでは、駆動波形や共通電極電源のスイッチング回路２５２（２）、２５４（２）に供給する電源電圧ＶＨを、電源電圧生成部２５６のスイッチング電源制御回路２５６（１）で制御されるスイッチング回路２５６（２）で生成しており、２段階のスイッチングにより駆動波形や共通電極電源を生成する。

この場合、電源電圧ＶＨを生成する電源電圧生成部２５６のスイッチング電源制御回路２５６（１）のスイッチングタイミングを、画像出力制御ＩＣ（画像出力制御部）４２から出力されるＶＨ用スイッチングトリガー信号に委ねる。つまり、ＶＨ用スイッチングトリガー信号と、ゲートドライバ回路２５２（１）及びスイッチング電源制御回路２５４（１）のスイッチングトリガー信号を、互いに位相が１８０°ずれた関係にして、画像出力制御ＩＣ４２で制御することでキャリアリップル電圧の振幅を小さくする効果を得る。

図１０は、２段のスイッチング回路でキャリアリップル電圧を低減した場合のＶＨと駆動波形を示す図である。
例えば図９の電源電圧生成部２５６で生成された電源電圧ＶＨはキャリアリップル電圧の重畳したＶＨ波形６８のようになる。この電源電圧ＶＨから駆動波形６９を生成した場合、スイッチング電源の特性から電源電圧ＶＨのリップル電圧成分がスイッチング回路２５６（２）を通過して出力電圧にも重畳する。そのため電源電圧生成部２５６と駆動波形生成部２５０のスイッチングタイミングの位相が１８０°ずれた関係であれば、駆動波形６９には電源電圧ＶＨのキャリアリップル電圧とゲートドライバ回路２５２（１）の発生するキャリアリップル電圧のそれぞれの頂点と底部が重ね合わされることになり、キャリアリップル電圧の振幅を低減することができる。

本実施形態が図６に示す画像出力制御部４０よりも優れる点は、駆動波形６５と共通電極電源６６の組み合わせでキャリアリップル電圧を相殺するのではなく、駆動波形６５や共通電極電源６６の時点でキャリアリップル電圧が低減されている点である。これにより、例えば図３に関連して言及したように、共通電極電源生成部２５４を省略して電極１０（１）Ｂ（共通電極）をＧＮＤに接続した構成の装置であっても、駆動波形６５のキャリアリップル電圧が低減できることから良好な画像を得ることができる。

＜実施形態３＞
次に実施形態３の画像出力制御部４０について図１１を参照して説明する。
図１１は共通電極電源の平滑フィルタ２５２（３）（の受動素子）を選択可能とした画像出力制御部４０のブロック図である。
図６、７において、二つのスイッチング回路２５２（２）、２５４（２）のスイッチング周期と位相を同期させることについて、リップル電圧の振幅は必ずしも一致しないことを説明した。
図１１に示す画像出力制御部４０では、共通電極電源生成部２５４の平滑用インダクタとして二つの定数の異なるインダクタ４２（１）、４２（２）を配置している。この構成では、画像出力制御ＩＣ４２が、駆動波形監視信号で駆動波形のキャリアリップル電圧の振幅を監視し、監視の結果に応じて共通電極電源生成部２５４の選択式平滑フィルタ２５４（３）内にあるインダクタ４２（１）、４２（２）の選択スイッチＳＷ１をフィルタ選択指示信号によって制御する。

即ち、リップル電圧の振幅は、平滑フィルタ（ＬＣローパスフィルタ）２５４（３）を構成するインダクタもしくはコンデンサの定数が大きいほどカットオフ周波数が低くなり、キャリアリップル電圧の振幅を小さくする効果が得られる。逆に定数を小さくすればキャリアリップル電圧の振幅を大きくすることが出来る。
そこで、本実施形態の画像出力制御部４０では、共通電極電源のリップル電圧振幅が、駆動波形に重畳したリップル電圧振幅に近くなるように、定数（この場合はインダクタンス値）が大きいインダクタ４２（２）、もしくは小さいインダクタ４２（１）を選択する。これにより、図７の説明で狙ったリップル電圧の相殺効果をさらに高めることが出来る。

なお、図１１の画像出力制御部４０では、共通電極電源生成部２５４の平滑フィルタ２５４（３）を選択式平滑フィルタとして説明したが、デジタル電力増幅器２５２の平滑フィルタ２５２（３）を選択式平滑フィルタとしても同じ効果が得られる。また選択式平滑フィルタ２５４（３）内において、選択スイッチＳＷ１で切り替えられる受動素子がインダクタではなくコンデンサであっても同じ効果が得られる。
なお、ここでは、この平滑フィルタの受動素子の切り替えを指して平滑フィルタの切り替えという。

＜実施形態４＞
次に実施形態４について図１２を参照して説明する。
図１２は、図１１に示す画像出力制御部４０において、画像データに基づき適用すべき平滑フィルタ２５４（３）を選択する機能を有する画像出力制御ＩＣ４２のブロック図である。
図１１に示す画像出力制御部４０の画像出力制御において、駆動波形のリップル電圧振幅に共通電極電源のリップル電圧振幅を合わせる構成を説明した。この画像出力制御では、駆動波形のキャリアリップル電圧振幅を監視して次の制御にフィードバックする構成である。そのため、次の制御に対する監視結果の反映には、必ず一定時間の遅延が発生する。

ところで、圧電素子１０（１）をアクチュエータとして用いたインクジェットプリンタでは、インクを吐出するノズル数、つまり駆動するアクチュエータ(圧電素子)の数によって消費電流が大きく変動することが知られている。消費電流が大きく、パルス状の電流の立ち上がりが急峻になると平滑用インダクタ作用によりアクチュエータに対して十分な電流を供給できず、電圧波形の立ち上がりが追いつかない可能性がある。
他方、消費電流が小さい場合には、十分にインダクタンスの大きなインダクタを使用しないと、平滑性能が不十分でリップル電圧が過大になる可能性がある。

そこで、これらの画像データに起因する消費電流値を予め算出しておき、事前に適切な平滑フィルタを選択できれば、図１１に示す構成において、さらにリップル電圧の相殺効果を高めることができる。
そこで、これを実現するために、ここでは画像出力制御ＩＣ４２に、画像データ解析部４２１と、駆動波形電圧信号変換部４２２と、フィルタ決定部４２３と、トリガー信号生成部４２４を備えた構成としている。
即ち、図１２に示す画像出力制御ＩＣ４２では、画像データを画像データ解析部４２１で解析して消費電流の予測値を計算し、フィルタ決定部４２３ではこの消費電流予測値と駆動波形監視信号の入力を加味してキャリアリップル電圧の振幅を計算し、図１１に示す共通電極電源生成部２５４の選択式平滑フィルタ２５４（３）に対してフィルタ選択指示信号を出力するようにしている。
また、駆動波形電圧信号変換部４２２は、画像データ解析部４２１の解析結果に応じてゲートドライバ回路２５２（１）に対して出力電圧指示信号を出力し、トリガー信号生成部４２４はスイッチングトリガー信号をゲートドライバ回路２５２（１）及びスイッチング電源制御回路２５４（１）に出力する。

図１３は、図１１に示す画像データに基づき選択式平滑フィルタ２５４（３）を切り替える制御手順について説明したフロー図である。
即ち、画像データ解析部４２１は、画像データを解析して駆動波形の消費電流予測値を計算する（Ｓ１０１）。次に、フィルタ決定部４２３は、消費電流予測値と駆動波形監視信号に基づき駆動波形に重畳するキャリアリップル電圧の振幅を算出する（Ｓ１０２）。ここで、リップル電圧振幅が規定値以上であるか否か判定し（Ｓ１０３）、規定値以上であれば（Ｓ１０３、Ｙｅｓ）選択する平滑フィルタ２５２（３）は定数の小さいインダクタ４２（１）を選択し（Ｓ１０４）、規定値よりも小さければ（Ｓ１０３、ＮＯ）定数の大きいインダクタ４２（２）を選択する制御を行う（Ｓ１０５）。その後、駆動波形を出力して（Ｓ１０６）この処理を終了する。

このように、画像データに起因する消費電流値を予め算出しておき、事前に適切な平滑フィルタ２５４（３）を選択することで、図１１に示す画像出力制御の構成において、さらにリップル電圧の相殺効果を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、実施形態１によれば、画像出力制御手段により、前記スイッチング回路による周期的な電圧変動成分を相殺するため、意図せぬ電圧変動を抑制して正確な制御を行い、画質を向上することができる。
実施形態２によれば、スイッチング制御回路におけるスイッチング制御と前記駆動波形生成部におけるスイッチング制御の周期を同一かつ位相が１８０°異なるようにしたため、個々の電極に印加されるリップル電圧自体を低減でき、片側の電極に印加する電圧にのみリップル電圧が重畳する場合でも効果を得られる。
実施形態３によれば、圧電素子を作動する二つの電極に印加する電圧変動の振幅が同程度になるように、前記平滑フィルタを切り替え可能であるため、リップル電圧の振幅も合わせることで相殺効果を高めることができる。
実施形態４によれば、画像出力制御は、印刷する画像データに基づき、前記平滑フィルタを切り替え可能であるため、平滑フィルタを選択する電流負荷が変動する場合でも、常に最適な相殺効果を得ることができる。

１００・・・インクジェットプリンタ、１・・・ガイドロッド、２・・・キャリッジ、３・・・主走査モータ、４・・・ベルト、９・・・副走査モータ、１０・・・記録ヘッド、１０（１）・・・圧電素子、１０（１）Ａ、１０（１）Ｂ・・・電極、１３・・・コントローラ基板、２０・・・制御部、２１・・・ＣＰＵ、２２・・・ＲＯＭ、２３・・・ＲＡＭ、２４・・・ホストＩ／Ｆ、２５・・・画像出力制御部、２５０・・・駆動波形生成部、２６・・・エンコーダ解析部、２７・・・主走査モータ駆動部、２８・・・副走査モータ駆動部、２９・・・Ｉ／Ｏ部、３０・・・ヘッドドライバＩＣ、２５２・・・デジタル電力増幅器、２５２（１）・・・ゲートドライバ回路、２５２（２）・・・スイッチング回路、２５２（３）・・・平滑フィルタ、２５４・・・共通電極電源生成部、２５４（１）・・・スイッチング電源制御回路、２５４（２）・・・スイッチング回路、２５４（３）・・・平滑フィルタ。

特開２０１２−１４３２８０号公報

Claims (8)

1. 圧電素子と、前記圧電素子に駆動制御用の電圧を印加するための二つの電極と、スイッチング回路を備えかつ電源電圧を前記スイッチング回路でスイッチング制御して前記二つの電極に印加する電圧を生成する二つの電圧生成部と、を備え、圧電素子に駆動制御用の電圧を印加してインク滴を吐出する画像形成装置であって、
   前記スイッチング回路のスイッチング動作に起因する周期的な電圧変動が前記二つの電極の電圧波形に重畳されるとき、前記二つの電圧生成部を制御して、前記二つの電極の電圧波形にそれぞれ重畳される電圧波形の電圧変動成分の周期と位相を一致させる画像出力制御手段と、を有し、
   前記画像出力制御手段により、前記スイッチング回路による周期的な電圧変動成分を相殺することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記画像出力制御手段は、電圧波形に重畳するスイッチング回路による周期的な電圧変動を、各々の前記電圧生成部のスイッチング制御を同期させて行い周期性変動成分の周期と位相を一致させることを特徴とする画像形成装置。
3. 圧電素子と、前記圧電素子に駆動制御用の電圧を印加するための二つの電極と、スイッチング回路を備えかつ電源電圧を前記スイッチング回路でスイッチング制御して前記二つの電極に印加する電圧を生成する二つの電圧生成部とを備え、圧電素子に駆動制御用の電圧を印加してインク滴を吐出する画像形成装置であって、
   前記電圧生成部に電源電圧を供給するため、スイッチング回路をスイッチング制御して前記電源電圧を生成する電源電圧生成部と、
   前記電圧生成部における前記スイッチング制御と前記電源電圧生成部におけるスイッチング制御の周期を、同一かつ位相が１８０°異なるように前記電圧生成部及び電源電圧生成部を制御する画像出力制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は３に記載された画像形成装置において、
   前記いずれか一方の電圧生成部の平滑フィルタは切り替え可能であって、
   前記二つの電極に印加する電圧波形に周期的な電圧変動が重畳するとき、前記二つの電極に印加する電圧変動の振幅が同程度になるように、前記平滑フィルタを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項３に記載された画像形成装置において、
   いずれか一方の前記電圧生成部の切り替え可能な平滑フィルタと、
   電極に印加する前記電圧生成部の平滑フィルタを切り替える画像出力制御部を備え、
   前記画像出力制御部は、印刷する画像データに起因する消費電流値に基づき、平滑フィルタを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載された画像形成装置において、
   前記画像出力制御部は、画像データを解析して消費電流の予測値を計算する画像データ解析部と、計算した消費電流予測値に基づきフィルタを切り替えるフィルタ決定部を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 圧電素子と、前記圧電素子に駆動制御用の電圧を印加するための二つの電極と、スイッチング回路を備え、電源電圧を前記スイッチング回路でスイッチング制御して前記二つの電極に印加する電圧を生成する二つの電圧生成部と、を備えた、圧電素子に駆動制御用の電圧を印加してインク滴を吐出する画像形成装置における画像形成方法であって、
   前記スイッチング回路のスイッチング動作に起因する周期的な電圧変動が前記二つの電極の電圧波形に重畳されるとき、前記二つの電圧生成部を制御して、前記二つの電極の電圧波形にそれぞれ重畳される電圧波形の電圧変動成分の周期と位相を一致させる画像出力制御工程と、を有し、
   前記画像出力制御工程において、前記スイッチング回路による周期的な電圧変動成分を相殺することを特徴とする画像形成方法。
8. 圧電素子と、前記圧電素子に駆動制御用の電圧を印加するための二つの電極と、スイッチング回路を備え、電源電圧を前記スイッチング回路でスイッチング制御して前記二つの電極に印加する電圧を生成する二つの電圧生成部と、を備えた、圧電素子に駆動制御用の電圧を印加してインク滴を吐出する画像形成装置における画像形成方法であって、
   前記電圧生成部に電源電圧を供給するため、電源電圧生成部のスイッチング回路をスイッチング制御して前記電源電圧を生成する電源電圧生成工程と、
   前記電圧生成手段における前記スイッチング制御と前記電源電圧生成部におけるスイッチング制御の周期を、同一かつ位相が１８０°異なるように前記電圧生成部及び電源電圧生成部を制御する画像出力制御工程と、を有することを特徴とする画像形成方法。

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