JP4152757B2 - 容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法並びにそれを用いた装置 - Google Patents
容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法並びにそれを用いた装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4152757B2 JP4152757B2 JP2003011609A JP2003011609A JP4152757B2 JP 4152757 B2 JP4152757 B2 JP 4152757B2 JP 2003011609 A JP2003011609 A JP 2003011609A JP 2003011609 A JP2003011609 A JP 2003011609A JP 4152757 B2 JP4152757 B2 JP 4152757B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitive load
- energy storage
- potential
- voltage
- storage element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量性負荷を駆動するための容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法、並びにそれを用いた装置に関するものである。より詳細には、本発明は、容量性負荷である圧電素子または静電駆動電極などをインクの吐出に用いる画像形成装置、プラズマディスプレイの放電電極、または液晶ディスプレイの駆動回路等に備えられる、容量性負荷を駆動するための容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法、並びに、それを用いた画像形成装置、表示装置、電圧パルス発生装置、直流（ＤＣ）−交流（ＡＣ）変換器（コンバータ）等の装置に関するものであり、特に、消費電力を低減することが可能な容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法、並びに、それを用いた画像形成装置、表示装置、電圧パルス発生装置、直流−交流変換器等の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電素子をインク吐出に用いるインクジェットプリンタ（例えば特許文献１や特許文献２参照）や、静電方式のインクジェットプリンタ、熱式のインクジェットプリンタ（例えば特許文献３参照）等のインクジェットプリンタが知られている。
【０００３】
圧電素子をインク吐出に用いるインクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッドのノズル開口につながった圧力発生室に圧電素子が備えられている。容量性負荷である圧電素子に電圧を印加して駆動信号とし、圧電素子に充電と放電とを繰り返させることによって、インクをノズル開口より吐出させている。ここでは、このような容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路について考える。
【０００４】
上記のような従来の容量性負荷駆動回路の一例であるプッシュプル方式を、図２５に示す。容量性負荷駆動回路は、図２５（ａ）の回路図に示すように、容量性負荷であるコンデンサＣＬに接続されている。容量性負荷駆動回路に印加される主電圧Ｖに対して、コンデンサＣＬは、コンデンサＣＬにエネルギーを供給するための充電経路に備えられたトランジスタＶupdおよび、コンデンサＣＬ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Ｖdwndで制御されることにより駆動される。
【０００５】
トランジスタＶupdおよびＶdwndの動作を制御する制御信号の波形を示したものが、図２５（ｂ）および（ｃ）の波形図である。２つのトランジスタＶupdおよびＶdwndが図２５（ｂ）および（ｃ）の制御信号により動作すると、コンデンサＣＬの端子電圧Ｖ０は図２５（ｄ）で示されるように時間変化し、抵抗Ｒに流れる電流Ｉｃは図２５（ｅ）で示されるように時間変化する。
【０００６】
したがって、図２５（ａ）に示すようなプッシュプル方式では、トランジスタＶupdをＯＮにして充電経路を介して容量性負荷に充電電流を流した後、トランジスタＶdwndをＯＮにして放電経路を介して電荷を全部グラウンドに放電していた。
【０００７】
従来の容量性負荷駆動回路では、コンデンサＣＬ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、コンデンサＣＬ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、消費電力が大きいという問題があった。例えば、Ｖupdの周波数ｆを１２６ｋＨｚ、コンデンサＣＬのキャパシタンスＣＬを０．１μＦ、主電圧Ｖを２０Ｖとすると、平均電源電流は、
ｆ×ＣＬ×Ｖ＝０．２５２０Ａ
であり、消費電力は５．０４Ｗである。
【０００８】
このため、容量性負荷から放電される電荷を回収し、容量性負荷の充電に再利用することで、消費電力の低減を図る容量性負荷駆動回路が提案されている。例えば、特許文献４には、印刷動作中、圧電素子（圧電振動素子）から放電される放電電流を用いて磁気回路による相互誘導作用で二次電源（二次電池、あるいは大容量キャパシタ）を充電し、二次電源に蓄えた電荷を再度、圧電素子の充電に用いる記録ヘッド駆動回路が開示されている。
【０００９】
また、プラズマディスプレイパネルの放電セルの駆動を行う駆動回路において、ＬＣ共振による電力回収を行う技術が知られている（特許文献５参照）。このような放電セルからＬＣ共振による電力回収を行う駆動回路の一例を図２８に基づいて説明する。なお、図２８において、Ｃｄは容量性負荷であるプラズマディスプレイパネルの容量成分（容量性負荷）、Ｃｓｓはコンデンサ、Ｓ１〜Ｓ４はスイッチ、Ｌはインダクタ、Ｄ１・Ｄ２は整流ダイオード、２Ｖ０は電源電圧２Ｖ０を供給する電源端子をそれぞれ示す。
【００１０】
まず、初期状態で、コンデンサＣｓｓに初期電位Ｖ０を与えておく。この初期状態でのＣｄの電位は０であるものとする。また、コンデンサＣｓｓのキャパシタンスＣｓｓは、容量性負荷ＣｄのキャパシタンスＣｄに比べて十分大きいものとする。
【００１１】
次に、上記構成における容量性負荷Ｃｄの充放電動作を、容量性負荷Ｃｄの端子電圧Ｖの変化とスイッチＳ１〜Ｓ４の状態を示す図２９を参照しながら説明する。なお、スイッチＳ１〜Ｓ４は、図２９に「Ｏｎ」と示す期間以外はＯＦＦ状態である。
【００１２】
まず、充電時には、スイッチＳ１〜Ｓ４のうちスイッチＳ１のみをＯＮにする。すると、コンデンサＣｓｓからインダクタＬを通して容量性負荷Ｃｄに電流が流れ、容量性負荷Ｃｄが充電される（図２９の▲１▼）。ＬＣ共振により容量性負荷Ｃｄは端子電圧ＶがＶ０以上になるまで充電される（図２９の▲２▼）。電流が反転しようとすると、整流ダイオードＤ１により阻止され、容量性負荷Ｃｄの端子電圧Ｖはクランプされる（図２９の▲３▼）。その後、スイッチＳ１をＯＦＦにし、次いでスイッチＳ３をＯＮにする。すると、容量性負荷Ｃｄは端子電圧Ｖが２Ｖ０まで充電される（図２９の▲４▼）。
【００１３】
放電時には、スイッチＳ３をＯＦＦにし、次いでスイッチＳ２をＯＮにする。これにより、容量性負荷ＣｄからインダクタＬを通してコンデンサＣｓｓに電流が流れ、容量性負荷Ｃｄが放電される一方、コンデンサＣｓｓが充電される（図２９の▲５▼）。ＬＣ共振により容量性負荷Ｃｄは端子電圧ＶがＶ０以上になるまで充電される（図２９の▲６▼）。電流が反転しようとすると、整流ダイオードＤ２により阻止され、容量性負荷Ｃｄの端子電圧Ｖはクランプされる（図２９の▲７▼）。その後、スイッチＳ２をＯＦＦにし、次いでスイッチＳ４をＯＮにする。すると、容量性負荷Ｃｄは端子電圧Ｖが０になるまで放電される（図２９の▲８▼）。以上のようにして、上記構成では、ＬＣ共振を用いて容量性負荷ＣｄからコンデンサＣｓｓへ電力を回収することができる。
【００１４】
また、上述したようなＬＣ共振による電力回収を行う回路において、複数のインダクタＬを切り替えて使用する先行例もある（特許文献６参照）。
【００１５】
また、特許文献７・８には、エネルギ回収の為にインダクタを挿入した物が記載されている。
【００１６】
また、容量性負荷からの放電時に電荷をコンデンサに蓄えておき、蓄えきれない電荷のみグランドに放電し、充電の際にはコンデンサに蓄えた電荷を再度、圧電素子の充電に用い、充電しきれなかった電荷のみ電源から供給する方式が知られている。例えば、特許文献９には、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子等の容量性負荷の駆動回路において、コンデンサを設け、容量性負荷を放電させる際に充電電荷の一部をコンデンサに移した後、残りの充電電荷を放電し、コンデンサに移された電荷を容量性負荷に返した後に充電を開始させることにより、容量性負荷に充電された電荷の一部を再利用する技術が開示されている。特許文献９には、静電エネルギーの回収・再利用の一手法として、図２６に示すように、１個のコンデンサ２６３で容量性負荷（ＥＬ素子）２６１から静電エネルギーを回収し、再利用することが開示されている。
【００１７】
次に、特許文献９に開示されている容量性負荷の駆動回路の具体的な動作について図２７に基づいて説明する。なお、図２６および図２７では、動作原理が理解しやすいように、特許文献９に記載されている駆動電圧発生回路を電源電圧ＶＨの電源端子ＶＨで、特許文献９に記載されている駆動電圧発生回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を、スイッチ２６２で模式的に示している。
【００１８】
まず、初期状態として図２６（ａ）に示すように、容量性負荷２６１および回生用のコンデンサ２６３を、ＯＮ状態のスイッチ２６４・２６５を介して接地しておく。このとき、スイッチ２６２をＯＦＦ状態とし、電源端子ＶＨ（図示しない駆動電圧発生回路）から容量性負荷２６１への駆動電圧の供給を停止していることとする。
【００１９】
次に、図２７（ｂ）に示すように、スイッチ２６４・２６５をＯＦＦ状態にしてスイッチ２６２をＯＮ状態にする。これにより、電源端子ＶＨからＯＮ状態のスイッチ２６２を介して容量性負荷２６１へ電源電圧ＶＨが出力され、容量性負荷２６１は、電源端子ＶＨからの電源電圧ＶＨにより充電される。これにより、容量性負荷２６１の端子電位が、電源電圧ＶＨと等しくなるまで上昇する。
【００２０】
次に、図２７（ｃ）に示すように、スイッチ２６２をＯＦＦ状態にすると共にスイッチ２６５をＯＮ状態にする。これにより、電源端子ＶＨから容量性負荷２６１への駆動電圧の供給が停止され、容量性負荷２６１の一端がコンデンサ２６３に接続される。この結果、容量性負荷２６１に充電された電荷の一部がコンデンサ２６３へ移動していき、容量性負荷２６１が放電されると共に、容量性負荷２６１に蓄積された静電エネルギーの一部が容量性負荷２６１からコンデンサ２６３に回収される。
【００２１】
次に、図２７（ｄ）に示すように、スイッチ２６５をＯＦＦ状態にしてスイッチ２６４をＯＮ状態にする。これにより、容量性負荷２６１の残りの電荷が、スイッチ２６３を介してグランド（図示しない電源端子）に放電される。すなわち、容量性負荷２６１に残ったエネルギーは、スイッチ２６３を通じて消費される。したがって、このステップにより、容量性負荷２６１の電圧は、接地電位になる。
【００２２】
さらにコンデンサ２６３に回収した静電エネルギーを初期電荷”０”の容量性負荷２６１に再利用するために、図２７（ｅ）に示すように、スイッチ２６４をＯＦＦ状態にして、スイッチ２６５をＯＮ状態にする。これにより、コンデンサ２６３の充電電荷が容量性負荷２６１に移動し、コンデンサ２６３から容量性負荷２６１へ電力が回生されることとなる。
【００２３】
その後、図２７（ｂ）〜図２７（ｅ）までの動作を繰り返すことにより容量性負荷２６１が駆動される。以上のようにして、容量性負荷２６１から放出（放電）された電荷の一部をコンデンサ２６３に回収して容量性負荷２６１に戻すことで、容量性負荷２６１に電力が回生される。
【００２４】
なお、液晶表示パネルに蓄えられた電荷を回収、再利用することによって消費電力を低減する技術も知られている（特許文献１０〜１２参照）。
【００２５】
また、特許文献１３には、モータ制御回路が開示されている。
【００２６】
【特許文献１】
特開昭６３−２４７０５１号公報（公開日：昭和63年(1988)10月13日）
【００２７】
【特許文献２】
特開２００１−１００４３号公報（公開日：平成13年(2001)１月16日）
【００２８】
【特許文献３】
特開２０００−２３８２４５号公報（公開日：平成12年(2000)９月５日）
【００２９】
【特許文献４】
特開平１１−３１４３６４号公報（公開日：平成11年(1999)11月16日）
【００３０】
【特許文献５】
米国特許第４８６６３４９号（公開日：1989年9月12日）
【００３１】
【特許文献６】
特開平２−８７１８９号公報（公開日：平成２年(1990)3月28日）
（特許第２７７１５２３号）
【００３２】
【特許文献７】
特開平１１−１７０５２９号公報（公開日：平成11年(1999)６月29日）
【００３３】
【特許文献８】
特開２０００−２１８７８２号公報（公開日：平成12年(2000)８月２日）
【００３４】
【特許文献９】
特開平９−３２２５６０号公報（公開日：平成9年(1997)12月12日）
（特許第３１２０２１０号）
【００３５】
【特許文献１０】
特開平１１−３２６８６３号公報（公開日：平成11年(1999)11月26日）
【００３６】
【特許文献１１】
特開平１１−３５２４５９号公報（公開日：平成11年(1999)12月24日）
【００３７】
【特許文献１２】
特開平２００１−２２３２９号公報（公開日：平成13年(2001)1月26日）
【００３８】
【特許文献１３】
特開平１１−２０６１９１号公報（公開日：平成11年(1999)7月２６日）
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献４に記載されている磁気回路による相互誘導作用を用いた電力回生回路では、相互誘導作用の変換効率、並びに充電回路の効率により、容量性負荷に蓄積された静電エネルギーを効率良く回収・再利用することができない。
【００４０】
特許文献４の記録ヘッド駆動回路では、圧電素子の放電電流からインダクタンス間の相互誘導により誘導起電力を発生させ、発生した誘導起電力により二次電池または大容量コンデンサを充電している。この構成では、静電エネルギーの回収・再利用を繰り返し行うことができるが、インダクタンスが必要であるため、構成が複雑になると共に、インダクタンスの直流抵抗成分による静電エネルギーの損失、並びにインダクタンス間の相互誘導効率による損失が生じ、電荷の回収効率が低下するという問題がある。さらに誘導起電力により二次電池または大容量コンデンサを充電するための充電回路による損失が加わり、系全体の回収効率は５０％を超えない。
【００４１】
特許文献５・６の構成は、以下の問題点を有している。
【００４２】
まず、特許文献５の構成は、駆動対象となる容量性負荷の静電容量値が固定あるいは変動の少ない用途にしか適用できない。すなわち、例えばインクジェットヘッドにおける多数の圧電素子を駆動する場合、インクの吐出を行わせる圧電素子の数によって、容量性負荷の静電容量値が大きく変化する。また、プラズマディスプレイにおいても、１つの駆動回路で多数の発光素子を駆動する場合、発光させる発光素子の数によって容量性負荷の静電容量値が大きく変化する。特許文献５の構成では、容量性負荷の静電容量が変化すると、ＬＣ共振周波数が変化し、回路の動作特性が変化する。特に容量性負荷の静電容量値が大きくなった場合、波形の立ち上がりが遅くなり、スイッチＳ１がＯＮになっている期間内に容量性負荷の端子電圧が所定の電圧まで立ち上がらなくなる可能性があり、回生率の低下をもたらす可能性がある。そのため、特許文献５の構成は、静電容量値が大きく変化する容量性負荷、例えば圧電素子を用いたインクジェットヘッドの容量成分の駆動には適用することは難しい。特許文献５の回路をインクジェットヘッドの個々の圧電素子毎に設けることも考えられるが、そうした場合、多数のインダクタＬを設けることになり、回路規模が非常に大きくなってしまう。
【００４３】
容量性負荷の静電容量の変化に合わせてインダクタＬのインダクタンスＬを連続的に変化させれば、上記の問題は解決できるが、インダクタＬのインダクタンスＬを連続的に変化させることは困難である。
【００４４】
また、複数のインダクタＬを切り替えて使用する特許文献６の構成は、上記の問題をある程度まで解決できるものの、インダクタＬを複数設ける分、回路の規模が大きくなる。そのため、この構成は、限られた用途にしか使用できない。
【００４５】
また、インダクタＬ（コイル）を用いた構成に共通する問題として、回路規模が大きくなる、磁束の漏洩があるために回路の配置が難しい、コストが高くつつくといった問題もある。
【００４６】
また、特許文献７・８には、静電エネルギーを回収・再利用する技術は記載されていない。
【００４７】
特許文献９の容量性負荷駆動回路は、コンデンサへの電荷の回収効率が低く、容量性負荷の電力回生率（初期電力に対する回生電力の割合）が低いという問題点を有している。
【００４８】
すなわち、まず、図２７（ｂ）のステップでは、容量性負荷２６１の端子電位Ｖ（Ｃｄ）は、
Ｖ（Ｃｄ）＝ＶＨ
となる。
【００４９】
図２７（ｃ）のステップで容量性負荷２６１のエネルギーの一部がコンデンサ２６３により回収されたとき、容量性負荷２６１の端子電位Ｖ（Ｃｄ）およびコンデンサ２６３の端子電位Ｖ（Ｃｓ）は、容量性負荷２６１の静電容量をＣｄ、コンデンサ２６３の静電容量をＣｓとすれば、
Ｖ（Ｃｄ）＝Ｖ（Ｃｓ）＝｛Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）｝ＶＨ
となる。例えば、容量性負荷２６１の静電容量とコンデンサ２６３の静電容量とが等しい場合には、コンデンサ２６３に電圧ＶＨ／２が供給される。
【００５０】
図２７（ｅ）のステップにより容量性負荷２６１に供給される電圧Ｖ（Ｃｄ）は、
Ｖ（Ｃｄ）＝[Ｃｄ・Ｃｓ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）2 ]ＶＨ
となる。例えば、容量性負荷２６１の静電容量とコンデンサ２６３の静電容量とが等しい場合には、電圧ＶＨ／４が容量性負荷２６１に供給できる。この電力回生後の容量性負荷２６１の端子電位Ｖ（Ｃｄ）が最も大きいときに最大の電力回生率が得られる。このときの初期電圧ＶＨからの電圧の回生率をＲｅとすると、
Ｒｅ＝Ｃｄ・Ｃｓ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）2
となる。これを容量性負荷２６１とコンデンサ２６３との静電容量比Ｘ＝Ｃｄ／Ｃｓで表すと、
Ｒｅ＝Ｘ／（１＋Ｘ）2
となる。したがって、電力回生率は、Ｘ＝１の場合、すなわち容量性負荷２６１の静電容量とコンデンサ２６３の静電容量とが等しい場合に最大となり、
Ｒｅ＝１／（１＋１）2＝１／４
となる。そのため、特許文献７の構成では、理論上の最大回生率は２５％である。すなわち、特許文献７の構成では、原理上、再利用効率は最大でも２５％である。また、繰り返し充放電を行うと、残留電荷により再利用効率は２５％よりずっと低くなる。
【００５１】
なお、特許文献８〜１０の構成においても、液晶表示パネルに蓄えられた電荷を効率的に回収、再利用することはできない。また、特許文献１３には、静電エネルギーを回収・再利用する技術は記載されていない。
【００５２】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、簡素な回路構成を持ち、かつ、容量性負荷に蓄積されたエネルギーを効率良く回収・再利用することができる容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法、並びに、消費電力が低減された画像形成装置等の装置を提供することにある。
【００５３】
【課題を解決するための手段】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から供給された静電エネルギーを分割して蓄積するための複数のエネルギー蓄積素子と、上記容量性負荷と上記複数のエネルギー蓄積素子との接続を切り替えるための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給されるように上記接続を切り替える一方、容量性負荷の放電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるように上記接続を切り替えるようになっていることを特徴としている。
【００５４】
上記構成によれば、複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給され、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。また、エネルギー蓄積素子に蓄積された静電エネルギーをそのまま回収するので、簡素な回路構成で実現できる。上記構成によれば、容量性負荷への充電・放電サイクルにおけるエネルギー消費を軽減することができ、静電エネルギー蓄積素子の個数に応じた電力回収効率を簡単な回路で得ることができる。
【００５５】
また、上記構成では、スイッチング時間を変えることで波形の整形が可能であり、容量性負荷の静電容量の変動が起こっても、波形全体としての立ち上がり速度（スルーレート）に影響せず、安定した動作が可能である。
【００５６】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、基準電源からの基準電源電位あるいは接地電位が基準電位が付与された基準電位端子と、上記エネルギー蓄積素子および基準電位端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子とを含み、上記基準電位は、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位であり、上記切り替え手段は、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっていることを特徴としている。また、容量性負荷駆動回路は、上記基準電位端子が接地電位を有する接地端子であり、上記切り替え手段が、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、直接または間接的に（何らかの回路を介して）電源に接続されている構成とすることができる。
【００５７】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記エネルギー蓄積素子および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっていることを特徴としている。
【００５８】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっていることを特徴としている。上記容量性負荷駆動回路は、接地電位を有する接地端子をさらに備え、上記切り替え手段は、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、直接または間接的に電源に接続されている構成とすることができる。また、上記容量性負荷駆動回路は、上記切り替え手段が、複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子が、直接または間接的に電源に接続されている構成とすることができる。
【００５９】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位が付与された複数の第１のエネルギー蓄積素子と、基準電位端子、複数の第１のエネルギー蓄積素子、および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを実行するようになっていることを特徴としている。
【００６０】
上記各構成によれば、容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させて容量性負荷を放電させたときに、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを、容量性負荷へのエネルギー供給前とほぼ等しくなるように回生することができる。したがって、第１のエネルギー蓄積素子が見かけ上エネルギーを消費しなくなり、高い効率で電力回生を行うことができる。
【００６１】
上記各構成においては、容量性負荷への充放電による第１のエネルギー蓄積素子の電圧のドリフトを防止するために第１のエネルギー蓄積素子にエネルギーを注入する直流電源が、抵抗回路を介して第１のエネルギー蓄積素子に接続されていてもよい。
【００６２】
これにより、電圧のドリフトを抑制でき、電力回生効率を向上させることができる。
【００６３】
上記ドリフト防止用の直流電源を備える構成においては、上記容量性負荷には所定周期の駆動パルスが印加されるようになっており、上記抵抗回路の抵抗値と第１のエネルギー蓄積素子の静電容量成分とで決まる時定数が、上記容量性負荷に印加される駆動パルスの周期の５０倍以上であることが好ましい。また、上記ドリフト防止用の直流電源を備える構成においては、上記容量性負荷には所定周期の駆動パルスが印加されるようになっており、上記切り替え手段は、駆動パルスの１周期の間に、容量性負荷の接続先を切り替えて容量性負荷に静電エネルギーを供給する充電ステップを複数回実行するようになっており、第１のエネルギー蓄積素子の静電容量成分をＣｓ、上記容量性負荷に印加される駆動パルスの周期をＴｐ、各直流電源から第１のエネルギー蓄積素子に至るエネルギー注入経路の抵抗値をＲｓ、駆動パルスの１周期の間における充電ステップの実行回数をＮとしたとき、以下の関係
Ｎ＝２の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦６×Ｔｐ
Ｎ＝３の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦７×Ｔｐ
Ｎ＝４の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐ
Ｎ≧５の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦１０×Ｔｐ
を満たすことが好ましい。
【００６４】
上記各構成の容量性負荷駆動回路において各エネルギー蓄積素子が正極性の初期電位を持つ正極性パルス発生用の容量性負荷駆動回路と、上記各構成の容量性負荷駆動回路において各エネルギー蓄積素子が負極性の初期電位を持つ負極性パルス発生用の容量性負荷駆動回路とを並列接続してもよい。
【００６５】
この場合、（正極性のパルスを発生する）正極性の最も高い初期電位を持つ静電エネルギー蓄積素子から供給されたエネルギーと、（負極性のパルスを発生する）負極性の最も高い初期電位を持つ静電エネルギー蓄積素子から供給されたエネルギーと（−）のパルスを発生側の最も電位の低い静電エネルギー蓄積素子から供給されたエネルギーとが、最も接地電位に近い端子で消費される。
【００６６】
上記各構成の容量性負荷駆動回路と、この容量性負荷駆動回路によって充放電される容量性負荷とを備える装置は、上記エネルギー蓄積素子の静電容量成分が、容量性負荷の静電容量の１００倍以上であることが好ましい。
【００６７】
本願発明に用いるコンデンサ等のエネルギー蓄積素子は、発生させるパルスの波形に依存するが、立ち上がりの急峻な波形のパルスを得るためには、周波数特性（充放電特性）の良いもの（等価抵抗Ｒが小さいもの）が好ましい。これにより、容量性負荷の電圧がある程度飽和した状態で次の段へ移れるので、立ち上がりの急峻な波形のパルスを得ることができる。等価抵抗Ｒを小さくしてエネルギー蓄積素子の充放電特性を向上させるためには、例えばエネルギー蓄積素子に接続されたスイッチング素子のＯＮ抵抗を小さくすればよい。
【００６８】
上記エネルギー蓄積素子の静電容量成分が、容量性負荷の静電容量の１００倍以上である場合、駆動系を安定動作させることができる。また、上記エネルギー蓄積素子の静電容量成分が、容量性負荷の静電容量の１００倍未満である場合、容量性負荷へのエネルギー注入による、上記エネルギー蓄積素子の電位変化が大きくなり、電力回生率の低下が大きくなる。
【００６９】
なお、本願明細書において「容量性負荷」とは、静電容量が主成分である負荷を指すものとする。容量性負荷としては、画像形成装置等に備えられる圧電素子（圧電体）、静電方式のインクジェットヘッドに備えられる静電駆動電極（静電アクチュエータ）、画像形成装置プラズマディスプレイの放電電極、液晶ディスプレイの電圧印加電極、圧電アクチュエータ（圧電素子）、コンデンサ、静電モータ、静電画像形成装置等が挙げられる。さらに消費電流が比較的小さい場合において直流−交流変換装置や電圧波形発生装置などへの応用も考えられる。
【００７０】
エネルギー蓄積素子としては、二次電池やコンデンサなどを用いることができる。
【００７１】
コンデンサは、二次電池などより内部抵抗が小さいことにより、それ自体における損失は二次電池より小さく、高効率で静電エネルギーを回収して再利用することができる。
【００７２】
また、コンデンサは、充放電を多数回繰り返しても劣化が小さく寿命が長いので、長期間使用することができる。
【００７３】
さらに、コンデンサは、一般に二次電池より周波数特性に優れているので、１０μｓ程度のパルス駆動においても、効率良く静電エネルギーの回収を行うことができる。
【００７４】
コンデンサとしては、上記の特性（充放電による劣化特性、内部インピーダンス、および周波数特性）に優れているフィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ、電気二重層コンデンサ、機能性高分子コンデンサ、およびセラミックコンデンサーが特に望ましい。
【００７５】
一方、二次電池は、静電エネルギーの蓄積（充電）に時間がかかる一方、比較的大きなエネルギーを蓄積することができるため、電圧を長時間維持することができる。そのため、電源から電圧を供給しない状態で長時間にわたって容量性負荷駆動回路を動作させることができるという利点がある。
【００７６】
二次電池としては、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、酸化銀・カドミウム電池などのアルカリ蓄電器の他、マンガン・リチウム電池、カーボン・リチウム電池、リチウム・ポリマー電池、リチウムイオン電池などのリチウム二次電池を用いることができる。二次電池の中では、リチウムイオン電池が、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池のようなメモリ効果がなく、充電・放電を繰り返し行うのに適しているので、好ましい。
【００７７】
また、エネルギー蓄積素子の一部には、上記容量性負荷からエネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを、上記容量性負荷とは異なる外部の素子に供給するためのエネルギー出力経路が接続されていてもよい。
【００７８】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを回収先の容量性負荷とは異なる外部の素子で利用できるので、エネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを効率良く再利用することができる。
【００７９】
上記複数のエネルギー蓄積素子は、互いに異なる端子電圧を持ち、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値が小さい方から順に容量性負荷に接続する一方、容量性負荷の放電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値が大きい方から順に容量性負荷に接続するようになっていることが好ましい。
【００８０】
上記の構成によれば、エネルギー蓄積素子からの接続を端子電圧の大きさの順に順次切り替えることにより、エネルギー蓄積素子からの容量性負荷への充電時のエネルギーの流れと、容量性負荷からの放電時のエネルギー蓄積素子へのエネルギーの流れを最も効率よく相殺でき、かつ、エネルギー蓄積素子および容量性負荷の突入電流を小さく抑えることができ、エネルギー損失を低減できる。その結果、消費電力をさらに低減できる。
【００８１】
上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を最も端子電圧の小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷を接地するようになっていてもよい。
【００８２】
上記構成によれば、容量性負荷の電力消費は最も端子電圧の絶対値が小さいエネルギー蓄積素子と接地電位の電位差で定まる値であるから、エネルギー消費を最も小さくできる。さらに、エネルギー蓄積素子の充電前に容量性負荷に蓄積された電荷を０にすることができるので、エネルギー蓄積素子に安定した繰り返し動作をさせることができる。
【００８３】
上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を最も端子電圧の小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷の充電を開始するまでの間、容量性負荷と端子電圧の絶対値が最も小さいエネルギー蓄積素子との接続を維持するようになっていてもよい。
【００８４】
上記構成によれば、容量性負荷に蓄えたエネルギーを捨てることなく保持できるので、容量性負荷に蓄えた静電エネルギーをほぼ全部回収して再利用することができる。その結果、容量性負荷に蓄えた静電エネルギーをより一層効率良く回収・再利用することができる。この場合、最も端子電圧の絶対値が小さいエネルギー蓄積素子から別の回路へ電力を供給することで、最も端子電圧の絶対値が小さいエネルギー蓄積素子の電圧ドリフトを防止しつつ効率良く回収・再利用することができる。
【００８５】
また、本発明の容量性負荷駆動回路では、電源から供給された電圧を互いに異なる複数の電圧に分圧し、これら電圧を各エネルギー蓄積素子に端子電圧として供給するための分圧手段がさらに設けられていてもよい。分圧手段は、それぞれのエネルギー蓄積素子への初期エネルギー蓄積手段として設けられる。
【００８６】
上記構成によれば、容量性負荷への充電、放電による電圧パルス発生同時電力回生サイクルにおいて、容量性負荷での損失やエネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後でエネルギー蓄積素子の電荷量が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、分圧手段によりエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に強制的に調節することができる。特に分圧手段の電圧補正能力を適当に選択することで容量性負荷への充電、放電による電圧パルス発生同時電力回生サイクル中はほとんど感応しないが、電圧パルス発生同時電力回生サイクルを繰り返す中でのドリフトを防止できる。その結果、極めて安定した電圧を容量性負荷に供給することができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【００８７】
また、上記構成によれば、容量性負荷の充電時に、複数のエネルギー蓄積素子から容量性負荷に順次、異なる電圧を供給して、容量性負荷の駆動電圧を順次昇圧する一方、容量性負荷の放電時に、複数のエネルギー蓄積素子から容量性負荷に順次、異なる電圧を供給して、容量性負荷の駆動電圧を順次降圧することができる。したがって、切り替え手段の切り替えタイミングを調整することにより種々の駆動電圧波形を得ることが可能である。
【００８８】
上記分圧手段は、電源から供給された電圧をｎ等分（ｎは２以上）に分圧するものであることがより好ましい。これにより、容量性負荷への充電時のエネルギーの流れと、容量性負荷からの放電時のエネルギー蓄積素子へのエネルギーの流れを最も効率よく相殺でき、かつエネルギー蓄積素子および容量性負荷の突入電流をより一層小さく抑えることができ、エネルギー損失をより一層低減できる。
【００８９】
上記分圧手段は、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含んでいてもよい。上記構成によれば、簡素な構成で分圧手段を実現できる。
【００９０】
上記複数の抵抗を含む分圧手段を備える構成においては、上記抵抗とエネルギー蓄積素子との間に介在し、上記抵抗に流れる電流を増幅すると共に、各エネルギー蓄積素子の端子電圧が所定の電圧に調整されるように入力電圧と異なる電圧を出力する緩衝増幅手段をさらに備えることが好ましい。
【００９１】
上記構成によれば、上記抵抗によって分圧された電圧が所定の電圧からずれた場合、例えば、容量性負荷での静電エネルギー損失や静電エネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後にエネルギー蓄積素子の端子電圧が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、緩衝増幅手段によってエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に調整することができる。
【００９２】
また、上記構成によれば、上記抵抗に流れる電流を低減できるので、上記抵抗によって消費される消費電力を低減できる。
【００９３】
なお、上記緩衝増幅手段は、エミッタフォロアによって実現できる。
【００９４】
上記分圧手段は、分圧された電圧を安定化させるためのツェナーダイオード等の定電圧手段を含んでいてもよい。
【００９５】
上記構成によれば、容量性負荷での損失やエネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後でエネルギー蓄積素子の電荷量が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、ツェナーダイオード等の定電圧手段によりエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に正確に調節することができる。その結果、極めて安定した電圧を容量性負荷に供給することができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【００９６】
上記ツェナーダイオード等の定電圧手段を含む分圧手段は、電源と接地線との間に直列接続された複数個のツェナーダイオード等の定電圧素子を含み、これらツェナーダイオード等の定電圧素子と電源または接地線との間に抵抗が挿入されていることが好ましい。
【００９７】
上記構成によれば、ツェナーダイオード等の定電圧素子の両端電圧（ツェナーダイオードの場合、ツェナー電圧）の総和が電源電圧と一致しない場合においても、抵抗により電圧の不一致を吸収でき、任意の電圧で安定した繰り返し動作が可能となる。
【００９８】
上記ツェナーダイオード等の定電圧素子を含む分圧手段は、電源と接地線との間に並列接続された第１の分圧器および第２の分圧器を備え、第１の分圧器および第２の分圧器はそれぞれ、ツェナーダイオード等の定電圧素子を含み、第１の分圧器では、ツェナーダイオード等の定電圧素子と電源との間にプルアップ抵抗が挿入されている一方、第２の分圧器では、ツェナーダイオード等の定電圧素子と接地線との間にプルダウン抵抗が挿入されている構成であってもよい。
【００９９】
上記構成によれば、ツェナーダイオード等の定電圧素子の両端電圧（ツェナーダイオードの場合、ツェナー電圧）の総和が電源電圧と一致しない場合においても、プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗により電圧の不一致を吸収でき、任意の電圧で安定した繰り返し動作が可能となる。
【０１００】
上記第１の分圧器および第２の分圧器を備える分圧手段では、第１の分圧器に含まれるツェナーダイオード等の定電圧素子の数と、第２の分圧器に含まれるツェナーダイオード等の定電圧素子の数との差が、１個以下であることが好ましい。
【０１０１】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子の端子電圧の安定性をさらに向上させることができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０１０２】
上記ツェナーダイオード等の定電圧素子を含む分圧手段を備える構成では、ツェナーダイオード等の定電圧素子とエネルギー蓄積素子との間に、電流制限用抵抗が挿入されていることが好ましい。
【０１０３】
上記構成によれば、電流制限用抵抗により、分圧手段の電圧補正能力を適当に選択することで容量性負荷への充電、放電による電圧パルス発生同時電力回生サイクル中はほとんど感応しないが、電圧パルス発生同時電力回生サイクルを繰り返す中でのドリフトを防止することが可能になり、かつ急峻な容量性負荷からの電流の流出入を吸収すると共に、ツェナーダイオード等の定電圧素子ヘ流入する電流を制限し、ツェナーダイオード等の定電圧素子の負担を低減できる。
【０１０４】
また、全てのエネルギー蓄積素子の一端が、電源または接地線に接続されていることが好ましい。
【０１０５】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子を個々に分離し、干渉を防止することができるので、特定のエネルギー蓄積素子へ容量性負荷からの電流の流出入があった時に、そのエネルギー蓄積素子の電圧変化が他のエネルギー蓄積素子に影響を及ぼさない。それゆえ、エネルギー蓄積素子の端子電圧の安定性をさらに向上させることができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０１０６】
また、本発明の容量性負荷駆動回路は、上記電源からエネルギー蓄積素子への静電エネルギーの供給を制御するスイッチング部をさらに備え、上記スイッチング部は、容量性負荷の充電前の所定期間のみ、上記電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給するようになっていることが好ましい。
【０１０７】
上記構成によれば、所定期間のみ電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給するので、常時電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給する場合と比べて、容量性負荷駆動回路での消費電力を低減でき、特に、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含む分圧手段を備える場合における、抵抗での消費電力を低減できる。
【０１０８】
また、本発明の容量性負荷駆動回路は、内部の接続状態を切り替えることにより一部の容量性負荷に対して選択的に充電または放電を行わせる選択手段をさらに備えていてもよい。
【０１０９】
上記構成によれば、選択手段が一部の容量性負荷に対して選択的に充電または放電を行わせるので、複数の容量性負荷を異なるタイミングで駆動することができる。
【０１１０】
また、上記選択手段をさらに備える構成においては、複数のエネルギー蓄積素子に分配された静電エネルギーを容量性負荷へ供給するためのエネルギー供給経路と、複数のエネルギー蓄積素子から静電エネルギーを回収するためのエネルギー回収経路とが独立して設けられ、上記選択手段は、エネルギー供給経路およびエネルギー回収経路のそれぞれに設けられていることが好ましい。
【０１１１】
上記構成によれば、エネルギー供給経路（充電経路）とエネルギー回収経路とを独立して設けたことにより、一部の容量性負荷に対する充電と、他の容量性負荷に対する放電とを同時に行うことが可能となる。これにより、多数の容量性負荷を異なるタイミングで駆動する場合に、単位時間当たりにおける容量性負荷の動作回数を増やすことができる。それゆえ、容量性負荷を高速で動作させることができる。
【０１１２】
また、上記構成によれば、エネルギー供給経路とエネルギー回収経路とを独立して設けたことにより、充電特性と放電特性とを別途、最適化できる。
【０１１３】
また、上記エネルギー供給経路とエネルギー回収経路とを独立して設けた構成では、エネルギー供給経路およびエネルギー回収経路の電流を整流するための整流手段をさらに備えることが好ましい。
【０１１４】
上記構成によれば、切り替え手段のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延などにより、短絡電流が流れ、回路を破損することを防止できる。
【０１１５】
上記容量性負荷駆動回路を用いて、インクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドに備えられた、インクを加圧するための圧電素子を容量性負荷として駆動することが好ましい。
【０１１６】
上記の構成によれば、一般に、消費電力が大きく、誘電率が高く（例えば、expε≒４３００程度）、キャパシタンスが大きく（例えば、８０ｐＦ×３２０ｃｈ＝０．０２５６μＦ）、負荷への充放電において高い繰り返し周波数（１０ｋｐｐｓ〜１５０ｋｐｐｓ）で駆動されるインクジェットヘッドの圧電素子に対して、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となるので、特に大きな消費電力低減効果が得られる。
【０１１７】
本発明のインクジェットプリンタは、上記の課題を解決するために、圧電素子によってインクを加圧することによりインクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドの圧電素子を駆動する駆動回路とを備えるインクジェットプリンタにおいて、上記駆動回路が、前記のいずれかの構成の容量性負荷駆動回路であることを特徴としている。
【０１１８】
上記構成によれば、複数のエネルギー蓄積素子から順次、圧電素子へ静電エネルギーが供給され、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、圧電素子から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。したがって、消費電力が低減されたインクジェットプリンタを提供できる。
【０１１９】
本発明による電圧パルス発生同時電力回生サイクルを用いた容量性負荷駆動回路を備える画像形成装置は、電圧パルスを発生しつつ、同パルス発生サイクル中に電力の回生を行うため、圧電素子または静電駆動電極（静電アクチュエータ）駆動時の消費電力が少ないという特徴がある。したがって、消費電力が低減された画像形成装置を提供できる。
【０１２０】
本発明の容量性負荷駆動方法は、容量性負荷を充放電させる容量性負荷駆動方法において、静電エネルギーを複数のエネルギー蓄積素子に分割して蓄積する蓄積ステップと、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーを供給することにより容量性負荷を充電する充電ステップと、容量性負荷を放電させ、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーを回収する回収ステップとを含むことを特徴としている。
【０１２１】
上記方法によれば、容量性負荷へ充電時には複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給され、逆に容量性負荷から放電時には上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。
【０１２２】
本発明の容量性負荷駆動方法は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第２のエネルギー蓄積素子と、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位が基準電位として付与された基準電位端子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位を付与すると共に、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴としている。
【０１２３】
本発明の容量性負荷駆動方法は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、第１のエネルギー蓄積素子および第３のエネルギー蓄積素子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を付与すると共に、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴としている。
【０１２４】
本発明の容量性負荷駆動方法は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、第１のエネルギー蓄積素子、第２のエネルギー蓄積素子、および第３のエネルギー蓄積素子を用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して０でない第１の初期電位を付与し、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１のエネルギー蓄積素子の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与し、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴としている。
【０１２５】
本発明の容量性負荷駆動方法は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、複数の第１のエネルギー蓄積素子とを用意する配設ステップと、上記複数の第１のエネルギー蓄積素子に対して、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位を付与する初期電位付与ステップと、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを含むことを特徴としている。
【０１２６】
上記各方法によれば、エネルギー蓄積素子からの容量性負荷への充電時のエネルギーの流れと、容量性負荷からの放電時のエネルギー蓄積素子へのエネルギーの流れとを相殺でき、エネルギー損失を低減できる。その結果、消費電力を低減できる。
【０１２７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態を、図１ないし図３に基づいて以下に説明する。
【０１２８】
図１に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１は、９個のコンデンサ（エネルギー蓄積素子）２からなる蓄電器３、１０個の抵抗４からなる分圧器（分圧手段）５、トランジスタ（スイッチング部）６、スイッチ（切り替え手段）７、抵抗８、および電源端子９を備えている。本実施形態の容量性負荷駆動回路１は、容量性負荷であるコンデンサ１１に対して電圧Ｖを印加してコンデンサ１１を充放電させるものである。
【０１２９】
容量性負荷駆動回路１には、容量性負荷駆動回路１の外部に設けられた図示しない主電源より電源端子９を介して電源電圧ＶＨが供給されている。そして、電源電圧ＶＨは、電源端子９からトランジスタ６を介して分圧器５に印加されている。
【０１３０】
トランジスタ６は、制御電圧Ｑに応じて、電源端子９と分圧器５との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチの役割を持つものである。本実施形態では、トランジスタ６は、ＰＮＰ型トランジスタであり、エミッタに電源端子９が接続され、コレクタに分圧器５が接続され、ベースに制御電圧Ｑが印加されている。トランジスタ６は、駆動時には常に導通状態（ＯＮ）である。したがって、トランジスタ６を省き、電源端子９を直接、分圧器５に接続してもかまわない。
【０１３１】
分圧器５は、外部の主電源から供給された電源電圧ＶＨを１０個の抵抗４で分圧するものである。分圧器５は、電源端子９とグラウンド（電源電圧の基準となる電位の点；典型的には電位が０の点）との間に１０個の抵抗４を直接に接続した構成であり、これら抵抗４により外部の主電源からの電源電圧ＶＨを互いに異なる電圧Ｖ１〜Ｖ９に分圧するようになっている。すなわち、トランジスタ６が導通状態であり、分圧器５に正の電源電圧ＶＨが供給されている時（以下、「電力供給時」と称する）には、抵抗４間を接続する９つの接続点ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ・ｇ・ｈ・ｉに、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９（ただし０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６＜Ｖ７＜Ｖ８＜Ｖ９＜ＶＨを満たす）が発生する。より詳細には、電圧Ｖ１〜Ｖ９は、接続点から電源端子９までの間に存在する抵抗４の抵抗値の総和をＲ１、接続点からグラウンドまでの間に存在する抵抗４の抵抗値の総和をＲ２とすると、ＶＨ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で表される。本実施形態では、個々の抵抗４として、同一の抵抗値を持つ抵抗素子を用いている。したがって、本実施形態において、電圧Ｖ１〜Ｖ９は、Ｖ１＝ＶＨ／１０，Ｖ２＝２ＶＨ／１０，Ｖ３＝３ＶＨ／１０，Ｖ４＝４ＶＨ／１０，Ｖ５＝５ＶＨ／１０，Ｖ６＝６ＶＨ／１０，Ｖ７＝７ＶＨ／１０，Ｖ８＝８ＶＨ／１０，Ｖ９＝９ＶＨ／１０となる。
【０１３２】
蓄電器３は、グラウンドと分圧器５との間に並列に接続された９個のコンデンサ２ａ〜２ｉからなっている。また、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉはそれぞれ、前記の接続点ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ・ｇ・ｈ・ｉに接続されている。したがって、電力供給時には、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉに対して、分圧器５で分圧された電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９が端子電圧（スイッチ７と接続されている端子の電圧）として印加される。
【０１３３】
このようにして、分圧器５によって、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９に調整され、各コンデンサ２ａ〜２ｉに異なる端子電圧Ｖ１〜Ｖ９が分配される。これにより、電力供給時に、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉにそれぞれ、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９に対応する電荷（静電エネルギー）が蓄積される。
【０１３４】
本実施形態では、コンデンサ２ａ〜２ｉとして、コンデンサ１１のキャパシタンスＣＬより遥かに大きい同一のキャパシタンス（静電容量）Ｃを持つコンデンサを用いている。したがって、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉに蓄積される電荷はそれぞれ、Ｃ・Ｖ１，Ｃ・Ｖ２，Ｃ・Ｖ３，Ｃ・Ｖ４，Ｃ・Ｖ５，Ｃ・Ｖ６，Ｃ・Ｖ７，Ｃ・Ｖ８，Ｃ・Ｖ９となる。
【０１３５】
なお、コンデンサ２ａ〜２ｉのキャパシタンスＣは、コンデンサ１１のキャパシタンスＣＬの１００倍以上であることが好ましい。これにより、静電エネルギーの回収効率を向上させることができる。
【０１３６】
蓄電器３および分圧器５は、スイッチ７および抵抗８を介してコンデンサ１１と接続されている。スイッチ７は、１１個の接点Ｔ０〜Ｔ１０を持ち、これら接点Ｔ０〜Ｔ１０のうちの１つを選択的に出力端（抵抗８と接続されている端）に接続するものである。１１個の接点Ｔ０〜Ｔ１０のうち、接点Ｔ０は接地されており、接点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９は、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉにそれぞれ接続されており、Ｔ１０は電源端子９に接続されている。したがって、コンデンサ１１の駆動時には、接点Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０にそれぞれ、電圧０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、ＶＨが印加されている。
【０１３７】
スイッチ７は、初期状態（駆動動作開始前の状態）では接点Ｔ０に接続されており、駆動動作を開始すると、接点Ｔ０から接点Ｔ１０へ順に接点を切り替えた後、接点Ｔ１０から接点Ｔ０へ順に接点を切り替える動作を繰り返し行う。また、スイッチ７には、コンデンサ１１をパルス駆動するための同期信号ＳＹＮＣが図示しない同期信号源から入力されており、同期信号ＳＹＮＣに応じて接点Ｔ０〜Ｔ１０の切り替え動作を行う。なお、同期信号ＳＹＮＣおよび接点Ｔ０〜Ｔ１０の切り替えタイミングの詳細については後述する。
【０１３８】
抵抗８は、コンデンサ（容量性負荷）１１に対して流れる電流を制限するためのものである。スイッチ７に半導体スイッチを用いる場合、半導体スイッチのＯＮ抵抗として抵抗８は等価的に挿入される。
【０１３９】
次に、容量性負荷駆動回路１の動作について、図２および図３に基づいて説明する。なお、ここでは、ＶＨが正の電圧であるものとして説明する。
【０１４０】
図２は、容量性負荷駆動回路１の動作を示すタイミングチャートである。図２（ａ）は、スイッチ７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図２（ｂ）は、トランジスタ６の動作を制御するトランジスタ６の制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図２（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０１４１】
図３は、図２に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共に、スイッチ７の動作状態を示すものである。図３（ａ）は、図２（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図３（ｂ）は、図１のスイッチ７の動作状態、すなわち接点Ｔ０〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図３（ｃ）は、図２（ｂ）に示す制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図３（ｄ）は、図２（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０１４２】
まず、コンデンサ１１の駆動動作を開始する前の準備動作として、図２（ｂ）に示すように制御電圧Ｑが高レベルとなり、トランジスタ６が導通状態（ＯＮ）にされる。これにより、外部からの電源電圧ＶＨを分圧器５で分圧することによって得られた、互いに異なる所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９が、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに端子電圧として印加され、コンデンサ２ａ〜２ｉが充電される。本実施形態では、トランジスタ６は、その後、コンデンサ１１の駆動動作を終了するまで常に導通状態となっている。また、このとき、スイッチ７が接点Ｔ０に接続されており、コンデンサ１１は接地されている。
【０１４３】
このコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９に調整する準備の後、図２（ａ）に示すように同期信号ＳＹＮＣがアクティブとなり、駆動動作が開始される。このとき、トランジスタ６が導通状態となる時点（準備動作開始時点）から同期信号ＳＹＮＣがアクティブとなる時点（駆動動作開始時点）までの時間ｔ０は、コンデンサ２ａ〜２ｉが十分に充電できるように充電の時定数の２．５倍以上に設定することが好ましい。
【０１４４】
そして、同期信号ＳＹＮＣに応じてスイッチ７を接点Ｔ０から接点Ｔ１０に順に切り替えることによって、異なる複数の電圧Ｖ１〜Ｖ９、およびＶＨが、コンデンサ１１に電圧Ｖとして印加されることになる。これにより、図２（ｃ）および図３（ｃ）に示すように、コンデンサ１１に、電圧Ｖとしてほぼ台形の階段状パルス電圧が印加される。
【０１４５】
次に、コンデンサ１１の駆動動作について、詳細に説明する。ここで、同期信号ＳＹＮＣは、図３（ａ）に示すように、一定の周期Ｔを持ち、かつ、パルス幅がｔのパルス信号である。例えば、周期Ｔは８μｓ、パルス幅ｔは０．３２μｓに設定される。
【０１４６】
コンデンサ１１の駆動時には、まず、同期信号ＳＹＮＣの立ち上がりに同期して、スイッチ７が接点Ｔ０から接点Ｔ１へと切り替えられる。スイッチ７が接点Ｔ１へ切り替えられると、蓄電器３のコンデンサ２ａとコンデンサ１１とが接続される。このとき、コンデンサ２ａの端子電圧はＶ１であり、コンデンサ１１の端子電圧は接地電位であるので、コンデンサ２ａからコンデンサ１１に静電エネルギー（電荷）が供給され、コンデンサ１１が充電される。
【０１４７】
このときにコンデンサ２ａに蓄積されている電荷はＣ・Ｖ１であるので、コンデンサ１１のキャパシタンスをＣＬとし、コンデンサ２ａのみからコンデンサ１１に電荷が供給されるとすれば、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、
Ｖ＝Ｃ・Ｖ１／（Ｃ＋ＣＬ）
である。そして、コンデンサ２ａのキャパシタンスＣはコンデンサ１１のキャパシタンスＣＬより充分に大きいので、電圧Ｖは、分圧器５によって生成された所定の電圧Ｖ１にほぼ等しいとみなすことができる。したがって、スイッチ７の接点Ｔ０から接点Ｔ１への切り替えにより、電圧Ｖ１がコンデンサ２ａからコンデンサ１１に印加される。
【０１４８】
その後、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔに等しい時間が経過する度に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ１から接点Ｔ２、接点Ｔ２から接点Ｔ３、接点Ｔ３から接点Ｔ４、接点Ｔ４から接点Ｔ５、接点Ｔ５から接点Ｔ６、接点Ｔ６から接点Ｔ７、接点Ｔ７から接点Ｔ８、接点Ｔ８から接点Ｔ９へと切り替えられる。これらのスイッチ７の切り替えにより、コンデンサ１１はコンデンサ２ｂ〜２ｉに対して端子電圧の低い順に接続される。これにしたがって、接点Ｔ０から接点Ｔ１への切り替えと同様にして、コンデンサ２ｂ〜２ｉより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１に電圧Ｖ２〜Ｖ９が低い順で印加される。その結果、コンデンサ１１の電圧Ｖは電圧Ｖ９まで上昇する。
【０１４９】
次に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０１５０】
以上のようにして、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図３（ｄ）に示すように、ほぼ階段状に０から電源電圧ＶＨまで上昇してゆく。
【０１５１】
次に、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔより長い期間、スイッチ７の接点が接点Ｔ１０に保持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ７の接点が接点Ｔ１０から接点Ｔ９に切り替えられる。これにより、蓄電器３のコンデンサ２ｉとコンデンサ１１とが接続される。
【０１５２】
このときにコンデンサ２ｉに蓄積されている電荷はＣ・Ｖ９であるので、コンデンサ２ｉにコンデンサ１１のみから電荷が供給されるとすれば、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、
Ｖ＝（ＣＬ・ＶＨ＋Ｃ・Ｖ９）／（Ｃ＋ＣＬ）
である。そして、コンデンサ２ｉのキャパシタンスＣはコンデンサ１１のキャパシタンスＣＬより充分に大きいので、電圧Ｖは、電圧Ｖ９にほぼ等しくなる。したがって、スイッチ７の接点Ｔ１０から接点Ｔ９への切り替えにより、コンデンサ１１がコンデンサ２ｉに接続され、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図３（ｄ）に示すように、分圧器５によって調整された所定の電圧Ｖ９に減少する。
【０１５３】
このとき、コンデンサ２ｈにコンデンサ１１を接続した後にコンデンサ２ｉに接続するステップにおいてコンデンサ２ｉからコンデンサ１１にエネルギーが注入されるため、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間にコンデンサ１１以外の回路から蓄電器３へのエネルギー供給が行われないとすれば、コンデンサ１１を電源端子９に接続した後にコンデンサ２ｉに接続する直前におけるコンデンサ２ｉの端子電圧は、厳密には、Ｖ９ではなくＶ９よりも若干小さい値になる。
【０１５４】
しかしながら、次にＶ９よりも若干小さい端子電圧となったコンデンサ２ｉに対して電源電圧ＶＨに充電されたコンデンサ１１を接続すると、コンデンサ１１の端子電圧が電源電圧ＶＨでありコンデンサ２ｉの端子電圧より大きいので、コンデンサ１１からコンデンサ２ｉに静電エネルギー（電荷）が回収され、コンデンサ１１が放電される。このとき、コンデンサ２ｉの電圧は、コンデンサ１１からエネルギーを回収することでほぼＶ９に等しい値（Ｖ９と見なせる値）まで復帰する（回生される）。
【０１５５】
その後、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔに等しい時間が経過する度に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ８、接点Ｔ８から接点Ｔ７、接点Ｔ７から接点Ｔ６、接点Ｔ６から接点Ｔ５、接点Ｔ５から接点Ｔ４、接点Ｔ４から接点Ｔ３、接点Ｔ３から接点Ｔ２、接点Ｔ２から接点Ｔ１へと切り替えられる。これらのスイッチ７の切り替えにより、コンデンサ１１はコンデンサ２ａ〜２ｈに対して端子電圧の高い順に接続される。これにしたがって、接点Ｔ１０から接点Ｔ９への切り替えと同様にして、コンデンサ１１よりコンデンサ２ａ〜２ｈに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１に電圧Ｖ１〜Ｖ８が高い順で印加される。
【０１５６】
最後に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ１から接点Ｔ０へと切り替えられると、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。ここで電圧Ｖを０にするのは、コンデンサ１１にたまる電荷を０にして、安定した繰り返し動作をさせるためである。
【０１５７】
以上のようにして、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図３（ｄ）に示すように、ほぼ階段状に電源電圧ＶＨから０まで減少してゆく。
【０１５８】
なお、スイッチ７のステップダウンの最後（接点Ｔ１から接点Ｔ０への切り替え）においては、コンデンサ１１に蓄えた電荷をコンデンサ２ａ〜２ｉに戻さずに全てグラウンドに落とすので、コンデンサ１１に蓄えていた静電エネルギーの一部を捨てることになる。本実施形態では、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、最大ＶＨであり、スイッチ７のステップダウンの最後におけるコンデンサ１１の電圧Ｖは、Ｖ１、すなわちＶＨ／１０に等しい。したがって、コンデンサ１１に蓄えられる電荷はＣＬ・ＶＨ、スイッチ７のステップダウンの最後にコンデンサ１１から放電される電荷はＣＬ・ＶＨ／１０である。したがって、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間にコンデンサ１１以外の回路から蓄電器３へのエネルギー供給が行われることがなく、スイッチ７のステップダウンの最後以外は、コンデンサ１１から放電された電荷が全てコンデンサ２ａ〜２ｉに回収されるとすれば、コンデンサ１１からコンデンサ２ａ〜２ｉに回収される電荷は９ＣＬ・ＶＨ／１０である。それゆえ、静電エネルギーの回収効率は９／１０＝９０％となる。
【０１５９】
このようにして、スイッチ７を接点Ｔ０から接点Ｔ１０へ順次切り替えてコンデンサ１１の印加電圧Ｖをステップアップし、その後、逆にスイッチ７を接点Ｔ１０から接点Ｔ０へ順次切り替えてコンデンサ１１の印加電圧Ｖをステップダウンすることにより、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉからコンデンサ１１に静電エネルギーを供給し、かつ、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーをほぼ蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに回収することができる。
【０１６０】
以上のように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１は、主電源の電圧をｎ分割に分配して蓄電器３に蓄え、蓄電器３とコンデンサ１１との接続の切り替えを行うことで、蓄電器３からコンデンサ１１ヘ静電エネルギーを供給し、コンデンサ１１から放電された静電エネルギーを蓄電器３へ回収する構成であるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。
【０１６１】
なお、本実施形態の容量性負荷駆動回路１では、トランジスタ６が駆動時に常に導通状態（ＯＮ）となるようにしていたが、後述する実施の形態４のように、駆動期間と駆動期間の間の所定期間のみ、トランジスタ６を導通状態にして分圧器５に電源電圧を供給し、分圧器５への電力の供給が不要であるときには、トランジスタ６をＯＦＦ状態とし、分圧器５への主電源の接続を切断するようにしてもよい。これにより、分圧器５に常時電流が流れることによる消費電力の無駄を省くことができる。
【０１６２】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路１では、スイッチ７の接点Ｔ１０に対して電源端子９を直接的に接続していたが、スイッチ７の接点Ｔ１０に対してトランジスタ６を介して電源端子９を接続してもよい。
【０１６３】
〔実施の形態１Ａ〕
本発明の他の実施の形態について図６９ないし図７１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１６４】
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、以下の相違点以外は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様の構成を備えている。
【０１６５】
第１の相違点は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１では、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとを直接的に接続していたのに対し、図６９に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａは、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとの間にそれぞれ、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９が設けられている点である。スイッチＳＷ１〜ＳＷ９は、分圧器５から蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉへの電圧の供給を制御するスイッチング部として設けられているものであり、コンデンサ１１の充電前の所定期間のみ接続状態となるように制御されている。
【０１６６】
第２の相違点は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１が、トランジスタ６を備え、図２および図３に示すタイミングチャートに従って動作するのに対し、容量性負荷駆動回路１Ａは、トランジスタ６に代えて、図７０または図７１のタイミングチャートに示す制御電圧Ｑによって動作が制御されるスイッチ１６Ａを備える点である。
【０１６７】
すなわち、スイッチ１６Ａは、実施の形態１のトランジスタ６とは異なり、図７０に示すように、コンデンサ１１の充電が開始される前の期間（このとき、コンデンサ１１はスイッチ７の接点Ｔ０に接続され接地されている）に、所定時間ｔ０、導通状態（ＯＮ）となるように制御されている。なお、前記のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９も、スイッチ１６Ａの制御電圧Ｑと同様の制御電圧によって動作が制御される。
【０１６８】
実施の形態１では、蓄電器３と分圧器５とが常時接続され、また、駆動時には分圧器５に対して電源電圧が常に供給されるようになっているので、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われる。このようなエネルギー供給が行われると、コンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなる恐れがある。
【０１６９】
これに対し、本実施形態では、前記の第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０１７０】
次に、容量性負荷駆動回路１Ａによるコンデンサ１１の駆動動作について、図７０および図７１に基づいて説明する。ここで、同期信号ＳＹＮＣは、図７０（ａ）に示すように、一定の周期Ｔを持ち、かつ、パルス幅がｔのパルス信号である。例えば、周期Ｔは８μｓ、パルス幅ｔは０．３２μｓに設定される。なお、ＶＨは正の電圧として説明を行う。
【０１７１】
図７０は、容量性負荷駆動回路１Ａの動作例を示すタイミングチャートである。図７０（ａ）は、スイッチ７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図７０（ｂ）は、スイッチ１６Ａの動作を制御する制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図７０（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０１７２】
図７１は、容量性負荷駆動回路１Ａの他の動作例を示すものである。図７１（ａ）は、図７０（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図７１（ｂ）は、図１のスイッチ７の動作状態、すなわち接点Ｔ０〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図７１（ｃ）は、スイッチ１６Ａの動作を制御する制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図７１（ｄ）は、図７０（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０１７３】
図７０の動作例と図７１の動作例とは、コンデンサ１１にパルスが印加される合間に制御電圧ＱがＯＮされる点では共通しているが、制御電圧ＱがＯＮされる周期が異なり、前者は数パルス周期毎、後者は１パルス周期毎である。電圧ドリフトの量が小さいときは、図７０に示すように数パルスに１回の割合でスイッチ１６ＡをＯＮ（接続状態）として正規化（コンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧の是正）を行えばよい。電圧ドリフトの量が大きい場合には、安定動作を確保するために、図７１に示すように、１パルス毎にスイッチ１６ＡをＯＮ（接続状態）として正規化を行えばよい。
【０１７４】
コンデンサ１１の駆動時には、まず、実施の形態１と同様に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ０から接点Ｔ１、接点Ｔ１から接点Ｔ２、接点Ｔ２から接点Ｔ３、接点Ｔ３から接点Ｔ４、接点Ｔ４から接点Ｔ５、接点Ｔ５から接点Ｔ６、接点Ｔ６から接点Ｔ７、接点Ｔ７から接点Ｔ８、接点Ｔ８から接点Ｔ９へと切り替えられ、コンデンサ２ａ〜２ｉからコンデンサ１１へ静電エネルギーが供給される。次に、スイッチ７の接続が接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられ、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは電源電圧ＶＨと等しくなる。以上のようにして、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図７１（ｄ）に示すように、ほぼ階段状に０から電源電圧ＶＨまで上昇してゆく。
【０１７５】
次に、スイッチ７の接点が接点Ｔ１０から接点Ｔ９に切り替えられる。これにより、蓄電器３のコンデンサ２ｉとコンデンサ１１とが接続される。
【０１７６】
このときにコンデンサ２ｉに蓄積されている電荷はＣ・Ｖ９であり、コンデンサ２ｉには、ほぼコンデンサ１１のみから電荷が供給されるので、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、
Ｖ＝（ＣＬ・ＶＨ＋Ｃ・Ｖ９）／（Ｃ＋ＣＬ）
である。そして、コンデンサ２ｉのキャパシタンスＣはコンデンサ１１のキャパシタンスＣＬより充分に大きいので、電圧Ｖは、ほぼ電圧Ｖ９に等しくなる。
【０１７７】
このとき、このとき、コンデンサ２ｈにコンデンサ１１を接続した後にコンデンサ２ｉに接続するステップにおいてコンデンサ２ｉからコンデンサ１１にエネルギーが注入され、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間にコンデンサ１１以外の回路から蓄電器３へのエネルギー供給が行われないので、コンデンサ１１を電源端子９に接続した後にコンデンサ２ｉに接続する直前におけるコンデンサ２ｉの端子電圧は、厳密には、Ｖ９ではなくＶ９よりも若干小さい値になる。
【０１７８】
コンデンサ１１接続前のコンデンサ２ｉの端子電圧はほぼＶ９であるが、厳密にはコンデンサ２ｈにコンデンサ１１を接続した後にコンデンサ２ｉに接続するステップにおいてコンデンサ２ｉからコンデンサ１１にエネルギーが注入されており、コンデンサ２ｉの電圧はＶ９よりも若干小さい値になっている。
【０１７９】
しかしながら、次にＶ９よりも若干小さい端子電圧となったコンデンサ２ｉに対して電源電圧ＶＨに充電されたコンデンサ１１を接続すると、コンデンサ１１の端子電圧が電源電圧ＶＨでありコンデンサ２ｉの端子電圧より大きいので、コンデンサ１１からコンデンサ２ｉに静電エネルギー（電荷）が回収され、コンデンサ１１が放電される。このとき、コンデンサ２ｉの電圧は、コンデンサ１１からエネルギーを回収することでほぼＶ９に等しい値（Ｖ９と見なせる値）まで復帰する（回生される）。
【０１８０】
その後、スイッチ７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ８、接点Ｔ８から接点Ｔ７、接点Ｔ７から接点Ｔ６、接点Ｔ６から接点Ｔ５、接点Ｔ５から接点Ｔ４、接点Ｔ４から接点Ｔ３、接点Ｔ３から接点Ｔ２、接点Ｔ２から接点Ｔ１へと切り替えられ、コンデンサ１１からコンデンサ２ａ〜２ｈにエネルギーが回収される。最後に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ１から接点Ｔ０へと切り替えられると、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。
【０１８１】
以上のようにして、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図７１（ｄ）に示すように、ほぼ階段状に電源電圧ＶＨから０まで減少してゆく。
【０１８２】
なお、スイッチ７のステップダウンの最後（接点Ｔ１から接点Ｔ０への切り替え）においては、コンデンサ１１に蓄えた電荷をコンデンサ２ａ〜２ｉに戻さずに全てグラウンドに落とすので、コンデンサ１１に蓄えていた静電エネルギーの一部を捨てることになる。本実施形態では、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、最大ＶＨであり、スイッチ７のステップダウンの最後におけるコンデンサ１１の電圧Ｖは、Ｖ１、すなわちＶＨ／１０に等しい。本実施形態では電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間にコンデンサ１１以外の回路から蓄電器３へのエネルギー供給が行われることがないので、スイッチ７のステップダウンの最後以外は、コンデンサ１１から放電された電荷がほぼコンデンサ２ａ〜２ｉに回収される。したがって、コンデンサ１１に蓄えられる電荷はＣＬ・ＶＨ、スイッチ７のステップダウンの最後にコンデンサ１１から放電される電荷はＣＬ・ＶＨ／１０である。したがって、コンデンサ１１からコンデンサ２ａ〜２ｉに回収される電荷は９ＣＬ・ＶＨ／１０である。それゆえ、静電エネルギーの回収効率は９／１０＝９０％となる。
【０１８３】
このようにして、スイッチ７を接点Ｔ０から接点Ｔ１０へ順次切り替えてコンデンサ１１の印加電圧Ｖをステップアップし、その後、逆にスイッチ７を接点Ｔ１０から接点Ｔ０へ順次切り替えてコンデンサ１１の印加電圧Ｖをステップダウンすることにより、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉからコンデンサ１１に静電エネルギーを供給し、かつ、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーをほぼ蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに回収することができる。
【０１８４】
以上のように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａは、主電源の電圧をｎ分割に分配して蓄電器３に蓄え、蓄電器３とコンデンサ１１との接続の切り替えを行うことで、蓄電器３からコンデンサ１１ヘ静電エネルギーを供給し、コンデンサ１１から放電された静電エネルギーを蓄電器３へ回収する構成であるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。
【０１８５】
また、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉを端子電圧の大きさの順に切り替えるので、コンデンサ２ａ〜２ｉおよびコンデンサ１１の突入電流を小さく抑えることができ、エネルギー損失を低減できる。また、コンデンサ１１をパルス駆動することができる。また、スイッチ７の切り替え段数ｎを大きく取ることにより、消費電力をより一層低減できる。
【０１８６】
さらに、実施の形態１および１Ａの容量性負荷駆動回路１および１Ａは、直列接続された抵抗４による分圧器５を有する構成であるので、コンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９に調整され、安定した繰り返し動作ができる。
【０１８７】
なお、実施の形態１および１Ａでは、出力電圧Ｖがとり得る電圧値（０，Ｖ１〜Ｖ９，ＶＨ）の間隔、すなわちＶ１−０，Ｖ２−Ｖ１，Ｖ３−Ｖ２，Ｖ４−Ｖ３，Ｖ５−Ｖ４，Ｖ６−Ｖ５，Ｖ７−Ｖ６，Ｖ８−Ｖ７，Ｖ９−Ｖ８，ＶＨ−Ｖ９が、等しい値ＶＨ／１０になるようにしていた。しかしながら、必ずしもこの間隔を等しくする必要はない。ただし、この間隔を等しくする方がエネルギー回収効率が高くなるという利点がある。また、この間隔を等しくする方がコンデンサ２ａ〜２ｉおよびコンデンサ１１の突入電流をより一層小さく抑えることができる。
【０１８８】
また、本実施形態１および１Ａでは、蓄電器３のコンデンサ数を１０個にしていたが、この数は２個以上であれば、特に限定されるものではない。なお、蓄電器３のコンデンサ数をｎ個（ｎは２以上の整数）とした場合、静電エネルギーの回収効率はｎ／（ｎ＋１）となる。
【０１８９】
また、本実施形態１および１Ａの容量性負荷駆動回路１および１Ａでは、スイッチ７に、電源電圧ＶＨが供給される接点Ｔ１０を設けていたが、この接点Ｔ１０を省くことも可能である。この場合、コンデンサ１１の電圧Ｖは、９ＶＨ／１０までしか上昇しないが、必要とするパルス波高値が９ＶＨ／１０であれば、十分な駆動動作が可能である。
【０１９０】
また、本実施形態１および１Ａの容量性負荷駆動回路１および１Ａでは、一連のパルス発生の際にスイッチ７をＴ０からＴ１０まで使用したが、必要とするパルス波高値がＶＨより低い場合、スイッチ７の一部の接点を使用せず、コンデンサ１１の電圧Ｖの上昇を任意の電圧ｍ・ＶＨ／１０（ｍは２以上９以下の整数）で止めても、十分な駆動動作が可能である。例えば、必要とするパルス波高値が９ＶＨ／１０の場合、スイッチ７の接点Ｔ０からＴ９までを使用するような形式であってもかまわない。同様に、コンデンサ１１の電圧Ｖの上昇を任意の電圧ｍ・ＶＨ／１０（ｍは２以上９以下の整数）で止めても、十分な駆動動作が可能である。コンデンサ１１の電圧Ｖの上昇を任意の電圧ｍ・ＶＨ／１０（ｍは２以上９以下の整数）で止めた場合、静電エネルギーの回収効率は（ｍ−１）／ｍとなる。
【０１９１】
これらスイッチ７の一部の接点を使用しない方式においては、蓄電器３について一部にコンデンサ１１へのエネルギーの供給とコンデンサ１１からのエネルギー回収とのアンバランスが生じるコンデンサ（２ａ〜ｉのいずれか）が存在するため、分圧器５からのエネルギー供給などにより生じたアンバランスを是正する必要がある。
【０１９２】
実施の形態１Ａは、容量性負荷であるコンデンサ１１への電圧パルス印加において、電圧波形の立上げの際に蓄電器３からコンデンサ１１にエネルギーを逐次供給し、逆に電圧波形立ち下げの際にコンデンサ１１から蓄電器３にエネルギーを回収することにより系としての消費電力を削減する手法であり、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われると、コンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなる。
【０１９３】
したがって、蓄電器３に生じたエネルギー供給とエネルギー回収とのアンバランスの是正はコンデンサ１１への波形発生が行われていない期間に行うか、あるいはコンデンサ１１への印加波形の時間に比べてゆっくりと行われる必要がある。
【０１９４】
また、本実施形態１および１Ａの容量性負荷駆動回路１および１Ａでは、ロータリー型のスイッチ７を用いていたが、切り替え手段として、並列に設けた１１個の１接点スイッチを用いてもよい。あるいは、切り替え手段として、半導体スイッチを用いても良い。
【０１９５】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図４ないし図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１９６】
図４に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路２０は、実施の形態１におけるスイッチ７に代えて、スイッチ（切り替え手段）１７を用いている点以外は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様の構成を備えている。
【０１９７】
スイッチ１７は、接地された接点Ｔ０を省いた以外は、実施の形態１のロータリー型のスイッチ７と同様の構成を備えている。
【０１９８】
すなわち、実施の形態１のスイッチ７は、コンデンサ１１の電圧Ｖを降下させる時（放電時）に、接点Ｔ１に接続してコンデンサ１１の電圧Ｖを電圧Ｖ１にした後、接点Ｔ０に接続してコンデンサ１１の電圧Ｖをグラウンドと同じ電位（０まで落としていた。
【０１９９】
これに対し、本実施形態のスイッチ１７は、コンデンサ１１の電圧Ｖを降下させる時（放電時）に、接点Ｔ１に接続してコンデンサ１１の電圧Ｖを電圧Ｖ１にした後、次にコンデンサ１１の充電を開始するまでの間、この接続状態を維持し、最も端子電圧の小さいコンデンサ２ａとコンデンサ１１との接続を維持するようになっている。
【０２００】
次に、容量性負荷駆動回路２０の動作について図５および図６に基づいて説明する。
【０２０１】
図５は、容量性負荷駆動回路２０の動作を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、スイッチ１７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図５（ｂ）は、トランジスタ６の動作を制御するトランジスタ６の制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図５（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０２０２】
図６は、図５に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共に、スイッチ１７の動作状態を示すものである。図６（ａ）は、図５（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図６（ｂ）は、図４のスイッチ１７の動作状態、すなわち接点Ｔ１〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図６（ｃ）は、図５（ｂ）に示す制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図６（ｄ）は、図５（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０２０３】
図３と図６との比較から分かるように、本実施形態の容量性負荷駆動回路２０は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１においてスイッチ７が接点Ｔ０に接続されていた期間に、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続し、コンデンサ１１の電圧ＶをＶ１とした点以外は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様に動作する。
【０２０４】
すなわち、まず、コンデンサ１１の駆動動作を開始する前の準備動作として、図５（ｂ）に示すように制御電圧Ｑが高レベルとなり、トランジスタ６が導通状態（ＯＮ）にされる。これにより、所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９が、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに端子電圧として印加され、コンデンサ２ａ〜２ｉが充電される。このとき、スイッチ１７は接点Ｔ１に接続されているので、コンデンサ１１の電圧Ｖが電圧Ｖ１まで上昇する。
【０２０５】
次に、図５（ａ）に示すように同期信号ＳＹＮＣがアクティブとなり、駆動動作が開始される。そして、スイッチ１７が接点Ｔ１から接点Ｔ９へと順に切り替えられることによって、コンデンサ２ｂ〜２ｉより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電圧Ｖ１から電圧Ｖ９まで上昇する。次に、スイッチ１７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０２０６】
次に、スイッチ１７の接点が接点Ｔ１０に保持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ１７が接点Ｔ１０から接点Ｔ１へと順に切り替えられることによって、コンデンサ１１よりコンデンサ２ａ〜２ｉに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電圧ＶＨから電圧Ｖ１まで下降する。
【０２０７】
そして、上述したように、その後、次にコンデンサ１１の電圧Ｖを上昇させるまでは０でない電圧Ｖ１をコンデンサ１１に印加し続ける。これにより、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーを捨てることなく保持することができる。
【０２０８】
上述のように、順次スイッチ１７を切り替えて出力電圧Ｖをステップアップし、その後に逆にスイッチ１７を切り替えて出力電圧Ｖを０でない電圧Ｖ１までステップダウンし、その後、次のステップアップまでこの電圧を維持すると、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーを捨てることなく保持することができる。その結果、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーをほぼ全て蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに回収することができる。したがって、静電エネルギーの回収効率をさらに向上させることができる。
【０２０９】
本実施形態の容量性負荷駆動回路２０では、ステップダウンの最後、すなわち、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続している時には、コンデンサ１１に、電圧Ｖ１に対する静電エネルギーが蓄積されたまま残ることになる。そのため、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続している時に、コンデンサ１１に蓄積された静電エネルギーを他の容量性負荷や回路に供給することができる。すなわち、図４に示すように、最も端子電圧の低いコンデンサ２ａに接続されたエネルギー出力経路１５を介して、コンデンサ１１からコンデンサ２ａに回収した静電エネルギーを、コンデンサ１１とは異なる外部の素子に供給することができる。これによって、容量性負荷駆動回路２０と外部の素子とを含む装置全体としてのエネルギー消費を削減できる。また、コンデンサ２ａにおけるエネルギー供給とエネルギー回収とのアンバランスの是正を行うことができる。
【０２１０】
その結果、コンデンサ１１に蓄積された静電エネルギーをほぼ全部再利用することができる。したがって、静電エネルギーの再利用効率をさらに向上させることができる。なお、コンデンサ１１と異なる外部の素子としては、例えば電力を消費するメモリ回路などがある。
【０２１１】
〔実施の形態２Ａ〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７２ないし図７４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、１Ａ、または２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２１２】
本実施形態の容量性負荷駆動回路２０Ａは、以下の相違点以外は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路２０と同様の構成を備えている。
【０２１３】
第１の相違点は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路２０では、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとを直接的に接続していたのに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路２０Ａは、図７２に示すように、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとの間にそれぞれ、実施の形態１Ａと同様のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９が設けられている点である。
【０２１４】
第２の相違点は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路２０が、トランジスタ６を備え、図５および図６に示すタイミングチャートに従って動作するのに対し、容量性負荷駆動回路２０Ａは、トランジスタ６に代えて実施の形態１Ａと同様のスイッチ１６Ａを備え、図７３または図７４に示すタイミングチャートに従って動作する点である。
【０２１５】
図７３は、容量性負荷駆動回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。図７３（ａ）は、スイッチ７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図７３（ｂ）は、スイッチ１６Ａの動作を制御する制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図７３（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０２１６】
図７４は、容量性負荷駆動回路２０Ａの他の動作例を示すものである。図７４（ａ）は、図７３（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図７４（ｂ）は、図１のスイッチ７の動作状態、すなわち接点Ｔ０〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図７４（ｃ）は、スイッチ１６Ａの動作を制御する制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図７４（ｄ）は、図７３（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０２１７】
なお、図７３の動作例と図７４の動作例との違いは、前述した図７０の動作例と図７１の動作例との違いと同様である。
【０２１８】
本実施形態の容量性負荷駆動回路２０Ａでは、ステップダウンの最後、すなわち、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続している時には、コンデンサ１１に、電圧Ｖ１に対する静電エネルギーが蓄積されたまま残ることになる。そのため、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続している時に、コンデンサ１１に蓄積された静電エネルギーを他の容量性負荷や回路に供給することができる。すなわち、図７２に示すように、最も端子電圧の低いコンデンサ２ａに接続されたエネルギー出力経路１５を介して、コンデンサ１１からコンデンサ２ａに回収した静電エネルギーを、コンデンサ１１とは異なる外部の素子に供給することができる。これによって、容量性負荷駆動回路２０と外部の素子とを含む装置全体としてのエネルギー消費を削減できる。また、コンデンサ２ａにおけるエネルギー供給とエネルギー回収とのアンバランスの是正を行うことができる。
【０２１９】
その結果、コンデンサ１１に蓄積された静電エネルギーをほぼ全部再利用することができる。したがって、静電エネルギーの再利用効率をさらに向上させることができる。なお、コンデンサ１１と異なる外部の素子としては、例えば電力を消費するメモリ回路などがある。
【０２２０】
また、本実施形態では、前記の第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０２２１】
〔実施の形態３〕
次に、本発明のさらに他の実施形態を図７に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２２２】
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、図７に示すように、実施の形態１と同一の容量性負荷駆動回路１、あるいは図７５に示す実施の形態１Ａと同一の容量性負荷駆動回路１Ａである。
【０２２３】
本実施形態では、容量性負荷駆動回路１または１Ａの駆動対象となる容量性負荷の構成のみが実施の形態１および１Ａと異なる。言い換えると、本実施形態は、容量性負荷駆動回路１または１Ａの使用方法のみが実施の形態１および１Ａと異なる。
【０２２４】
実施の形態１または１Ａでは、駆動対象の容量性負荷がコンデンサ１１であったのに対し、本実施形態では、駆動対象である容量性負荷を、図７および図７５に示すように、インクジェットヘッド２３に備えられた複数個の圧電素子２１としたものである。また、インクジェットヘッド２３には、圧電素子２１に加えて、容量性負荷駆動回路１または１Ａと圧電素子２１との接続をＯＮ／ＯＦＦするアナログスイッチ２２が備えられている。
【０２２５】
上記の使用方法によれば、誘電率が高く、かつ、キャパシタンスが大きい圧電素子２１への充放電により、高い繰り返し周波数で駆動され、かつ、消費電力が大きいインクジェットヘッド２３の駆動において、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。
【０２２６】
本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａと、静電エネルギー回収を行わない従来の容量性負荷駆動回路とにおいて、インクジェットヘッド２３を駆動したときの消費電力を見積もってみる。
【０２２７】
まず、インクジェットヘッド２３が、ＹＭＣＫの４色のヘッドを持ち、各色のヘッド毎に６４個の圧電素子２１およびインク吐出ノズルが設けられ、各色のヘッドのうち最大３色のヘッドが同時にＯＮされるものと仮定する。すると、容量性負荷駆動回路に接続される圧電素子２１の数は、最高で６４×３個となる。したがって、個々の圧電素子２１のキャパシタンスが８０ｐＦである場合、容量性負荷駆動回路に接続される圧電素子２１のキャパシタンスの合計は、最大で、
８０×６４×３＝０．０１５３μＦ
となる。
【０２２８】
そして、従来の容量性負荷駆動回路において、駆動電圧として、波高値２０Ｖ、パルス幅が８μｓの矩形波を圧電素子２１に印加した場合、容量性負荷駆動回路から圧電素子２１に流れる電流Ｉは、
Ｉ＝０．０１５３μＦ×２０Ｖ÷８μｓ＝０．０３８４Ａ
となる。したがって、従来の容量性負荷駆動回路は、１パルスあたりの消費電力Ｅが、
Ｅ＝０．０３８４Ａ×２０Ｖ＝０．７６８Ｗ
となる。
【０２２９】
これに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａを用い、Ｖ１＝２（Ｖ）、Ｖ２＝４（Ｖ）、Ｖ３＝６（Ｖ）、Ｖ４＝８（Ｖ）、Ｖ５＝１０（Ｖ）、Ｖ６＝１２（Ｖ）、Ｖ７＝１４（Ｖ）、Ｖ８＝１６（Ｖ）、Ｖ９＝１８（Ｖ）、ＶＨ＝２０（Ｖ）とし、インクジェットヘッド２３に従来の容量性負荷駆動回路を用いた場合と同様の動作を行わせた場合、１パルスあたりの消費電力が、０．０７７Ｗとなる。
【０２３０】
したがって、本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａでは、消費電力が、従来の容量性負荷駆動回路の１／１０でよい。この１／１０は、最後にエネルギーを蓄電器３のコンデンサに戻さずにグランドに放出する分によるものであり、それ以外はコンデンサに戻されるために消費されない。
【０２３１】
本実施例の場合、十分な電力回収を行うためには、蓄電器３を構成するコンデンサ２のそれぞれの静電容量はインクジェットヘッド２３の圧電素子２１を最大数駆動したときの負荷容量（上記例では８０×６４×３＝０．０１５３μＦ）よりも大きい必要がある。
【０２３２】
なお、本実施形態の装置では、コンデンサを用いて電力を回収しているため、ＬＣ共振を用いて電力を回収する回路と異なり、多数の容量性負荷（圧電素子２１）を同時に駆動しても、１つの容量性負荷を駆動する場合と同等の動作特性（回生効率等）を得ることができる。
【０２３３】
〔実施の形態４〕
次に、本発明のさらに他の実施の形態を図８ないし図１２に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２３４】
図８に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０は、蓄電器３と分圧器５との間にバッファ回路（緩衝増幅手段）３１が介在している点、およびトランジスタ６に代えてトランジスタ１６を備えている点以外は、上述の実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様である。
【０２３５】
また、容量性負荷駆動回路３０によって駆動される容量性負荷は、上記の実施の形態３と同様に、インクジェットヘッド２３に備えられた圧電素子２１である。また、インクジェットヘッド２３には、上記の実施の形態３と同様に、圧電素子２１に加えてアナログスイッチ２２が備えられている。
【０２３６】
分圧器５は、１０個の抵抗により抵抗４外部からの電源電圧ＶＨを電圧Ｖ１〜Ｖ９に分配し、電圧Ｖ１〜Ｖ９を抵抗４間の接続点ａ〜ｉから出力する。
【０２３７】
バッファ回路３１は、９個のエミッタフォロア３２で構成されており、各エミッタフォロア３２は、分圧器５の抵抗４間の接続点ａ〜ｉとコンデンサ２ａ〜２ｉとの間のそれぞれに挿入されている。
【０２３８】
バッファ回路３１は、分圧器５の電圧Ｖ１〜Ｖ９を調整し、調整した電圧Ｖ１’〜Ｖ９を端子電圧としてコンデンサ２ａ〜２ｉに与えるものである。エミッタフォロア３２は、ＮＰＮ型のトランジスタ３２ａを用いて出力電圧Ｖ１〜Ｖ９を入力電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より上昇させるＮＰＮ型のエミッタフォロアである。これにより、電圧Ｖ１〜Ｖ９、ＶＨが正の電圧であり、圧電素子２１を駆動し圧電素子２１から電荷を回収した後における蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より少なくなってしまう場合に、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より低くなることを回避でき、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に正確に調整することができる。
【０２３９】
また、バッファ回路３１は、分圧器５内に流れる電流を増幅してコンデンサ２ａ〜２ｉに出力するようになっている。これにより、分圧器５の抵抗４に流れる電流量を低減でき、分圧器５で消費される電力を低減できる。その結果、消費電力をより一層低減できる。
【０２４０】
また、トランジスタ１６は、蓄電器３および分圧器５への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチとして用いられているものであり、実施の形態１〜３のトランジスタ６とは異なり、一定の期間（静電エネルギーの補給期間）のみ導通されている。
【０２４１】
次に、容量性負荷駆動回路３０の動作について図９および図１０に基づいて説明する。
【０２４２】
図９は、容量性負荷駆動回路３０の動作を示すタイミングチャートである。図９（ａ）は、スイッチ１７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図９（ｂ）は、トランジスタ１６の動作を制御するトランジスタ１６の制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図９（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０２４３】
図１０は、図９に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共に、スイッチ７の動作状態を示すものである。図１０（ａ）は、図９（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図１０（ｂ）は、図８のスイッチ７の動作状態、すなわち接点Ｔ１〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図１０（ｃ）は、図９（ｂ）に示す制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図１０（ｄ）は、図９（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０２４４】
まず、コンデンサ１１の駆動動作を開始する前の準備動作として、図９（ｂ）に示すように制御電圧Ｑが高レベルとなり、トランジスタ１６が導通状態（ＯＮ）にされる。これにより、バッファ回路３１の出力電圧Ｖ１’〜Ｖ９’が、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに端子電圧として印加される。その後、所定時間が経過すると、制御電圧Ｑが図９（ｂ）に示すように低レベルとなり、トランジスタ１６が切断状態（ＯＦＦ）にされる。この所定期間は、コンデンサ２ａ〜２ｉの充電が十分に行える時間に設定される。
【０２４５】
トランジスタ１６が切断状態（ＯＦＦ）にされた後、図９（ａ）に示すように同期信号ＳＹＮＣがアクティブとなり、駆動動作が開始される。
【０２４６】
駆動動作は、実施の形態１と同様である。すなわち、まず、スイッチ１７が接点Ｔ０から接点Ｔ９へと順に切り替えられることによって、コンデンサ２ａ〜２ｉより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１の電圧Ｖが０から電圧Ｖ９’まで上昇する。次に、スイッチ１７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０２４７】
次に、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔより長い期間、スイッチ１７の接点が接点Ｔ１０に保持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ１７が接点Ｔ１０から接点Ｔ１へと順に切り替えられることによって、コンデンサ１１よりコンデンサ２ａ〜２ｉに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨから電圧Ｖ１’まで下降する。
【０２４８】
その後、スイッチ７の接続が接点Ｔ１から接点Ｔ０へと切り替えられることにより、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。
【０２４９】
その後、トランジスタ１６が所定期間のみ導通状態（ＯＮ）にされた後、次のコンデンサ１１の駆動動作に移行する。
【０２５０】
以上のようにして、トランジスタ１６は、コンデンサ１１に駆動電圧が印加されていない期間、すなわちコンデンサ１１が接地されている期間に、所定の時間だけ導通状態（ＯＮ）となる。これにより、所定の時間だけ電源電圧ＶＨを分圧器５に印加することになるので、消費電力をさらに低減できる。
【０２５１】
なお、上述の実施形態における容量性負荷駆動回路３０では、正の電圧の降下に対応すべく、ＮＰＮ型のトランジスタ３２ａを用いて入力電圧Ｖ１〜Ｖ９より出力電圧Ｖ１’〜Ｖ９’を上昇させるＮＰＮ型のエミッタフォロア３２を備えていた。
【０２５２】
しかしながら、負の電圧の降下（絶対値の減少）が起こる場合、ＮＰＮ型のエミッタフォロア３２に代えて、図１１に示すように、ＰＮＰ型のトランジスタ３３ａを用いて出力電圧を入力電圧より下降させるＰＮＰ型のエミッタフォロア３３を用いることが好ましい。これにより、電圧Ｖ１〜Ｖ９、ＶＨが負の電圧であり、圧電素子２１を駆動し圧電素子２１から電荷を回収した後における蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より少なくなってしまう場合に、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧の大きさが所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’の大きさより小さくなることを回避でき、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に正確に調整することができる。
【０２５３】
また、正の電圧Ｖを圧電素子２１に出力する場合であっても、機械の振動による圧電効果や、負荷の誘導成分の影響等によってコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より多くなってしまう場合にも、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より高くなることを回避するために、ＮＰＮ型のエミッタフォロア３２に代えて、図１１に示すＰＮＰ型のエミッタフォロア３３を用いるとよい。
【０２５４】
また、回路を動作させたときに、コンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より高めになるか低めになるか分からないときには、ＮＰＮ型のエミッタフォロア３２に代えて、図１２に示すトーテムポール型のエミッタフォロア３４を用いることが好ましい。この構成では、各チャンネルの入力側にスイッチ１６Ｂを設けることにより、予期しない迷路が構成され、ベース電流が流れ回路が誤動作すること確実に防止することができる。
【０２５５】
本実施形態の容量性負荷駆動回路３０は、上述のように、電圧調整機能を有する緩衝増幅手段（バッファ手段）であるエミッタフォロア３２を備えているので、分圧器５において調整される端子電圧（Ｖ１’〜Ｖ９’）をより正確に得ることができるとともに、分圧器５において消費される消費電力を低減できる。
【０２５６】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０は、スイッチング部であるトランジスタ１６が所定の期間のみ電源電圧ＶＨを分圧器５に印加するようになっているので、消費電力をさらに低減できる。
【０２５７】
〔実施の形態４Ａ〕
次に、本発明のさらに他の実施の形態を図７６に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、１Ａまたは３にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２５８】
図７６（ａ）に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０Ａは、蓄電器３と分圧器５との間にバッファ回路（緩衝増幅手段）３１が介在している点以外は、上述の実施の形態１Ａの容量性負荷駆動回路１Ａと同様である。
【０２５９】
また、容量性負荷駆動回路３０Ａによって駆動される容量性負荷は、上記の実施の形態３・４と同様に、インクジェットヘッド２３に備えられた圧電素子２１である。また、インクジェットヘッド２３には、上記の実施の形態３・４と同様に、圧電素子２１に加えてアナログスイッチ２２が備えられている。
【０２６０】
分圧器５は、１０個の抵抗により抵抗４外部からの電源電圧ＶＨを電圧Ｖ１〜Ｖ９に分配し、電圧Ｖ１〜Ｖ９を抵抗４間の接続点ａ〜ｉから出力する。
【０２６１】
バッファ回路３１は、９個のプッシュプル３５で構成されており、各プッシュプル３５は、分圧器５の抵抗４間の接続点ａ〜ｉとコンデンサ２ａ〜２ｉとの間のそれぞれに挿入されている。
【０２６２】
バッファ回路３１は、分圧器５の電圧Ｖ１〜Ｖ９を調整し、調整した電圧Ｖ１’〜Ｖ９を端子電圧としてコンデンサ２ａ〜２ｉに与えるものである。プッシュプル３５は、図７６（ｂ）に示すように、ＮＰＮ型のトランジスタ３５ａ、ＰＮＰ型のトランジスタ３５ｂを用いて出力電圧Ｖ１〜Ｖ９を入力電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に合せるエミッタフォロアである。これにより、電圧Ｖ１〜Ｖ９、ＶＨが正の電圧であり、圧電素子２１を駆動し圧電素子２１から電荷を回収した後における蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より少なくなってしまう場合に、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より低くなることを回避でき、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に正確に調整することができる。逆に圧電素子２１を駆動し圧電素子２１から電荷を回収した後における蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より多くなってしまう場合に、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より高くなることを回避でき、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に正確に調整することができる。
【０２６３】
また、バッファ回路３１は、分圧器５内に流れる電流を増幅してコンデンサ２ａ〜２ｉに出力するようになっている。これにより、分圧器５の抵抗４に流れる電流量を低減でき、分圧器５で消費される電力を低減できる。その結果、消費電力をより一層低減できる。
【０２６４】
スイッチ１６Ａは、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に波形を示す制御電圧Ｑによって動作が制御される。
【０２６５】
駆動動作は、実施の形態１Ａと同様である。すなわち、まず、スイッチ１７が接点Ｔ０から接点Ｔ９へと順に切り替えられることによって、コンデンサ２ａ〜２ｉより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１の電圧Ｖが０から電圧Ｖ９’まで上昇する。次に、スイッチ１７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０２６６】
次に、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔより長い期間、スイッチ１７の接点が接点Ｔ１０に保持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ１７が接点Ｔ１０から接点Ｔ１へと順に切り替えられることによって、コンデンサ１１よりコンデンサ２ａ〜２ｉに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨから電圧Ｖ１’まで下降する。
【０２６７】
その後、スイッチ７の接続が接点Ｔ１から接点Ｔ０へと切り替えられることにより、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。
【０２６８】
本実施形態の容量性負荷駆動回路３０Ａは、上述のように、電圧調整機能を有する緩衝増幅手段（バッファ手段）であるプッシュプル３５を備えているので、分圧器５において調整される端子電圧（Ｖ１’〜Ｖ９’）をより正確に得ることができるとともに、分圧器５において消費される消費電力を低減できる。
【０２６９】
〔実施の形態５〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図１３および図１４に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２７０】
図１３に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０には、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様に、コンデンサ２ａ〜２ｉからなる蓄電器３と、例えば１ｋΩの抵抗４からなる分圧器５とが備えられている。
【０２７１】
本実施形態の容量性負荷駆動回路４０は、容量性負荷であるコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに対して互いに異なる位相の電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣをそれぞれ印加してコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃを充放電させるものである。すなわち、駆動対象の容量性負荷は、３つの相に分けられており、Ａ相の電圧ＶＡが印加されるコンデンサ１１Ａと、Ｂ相の電圧ＶＢが印加されるコンデンサ１１Ｂと、Ｃ相の電圧ＶＣが印加されるコンデンサ１１Ｃとからなっている。
【０２７２】
本実施形態においては、上述の実施形態とは異なり、蓄電器３および分圧器５からコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣをそれぞれ出力する出力線３７・３８・３９は、その途中で、互いに異なる２種類の経路、すなわち、蓄電器３よりコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃヘ静電エネルギーを供給する経路である充電経路（エネルギー供給経路）３７ａ・３８ａ・３９ａと、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃより蓄電器３ヘ静電エネルギーを回収する経路である放電経路（エネルギー回収経路）３７ｂ・３８ｂ・３９ｂとに分離されている。
【０２７３】
充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａには、蓄電器３からコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃヘ向かう方向に電流の方向を規制する整流ダイオード（整流手段）６５が設けられ、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂには、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃから蓄電器３ヘ向かう方向に電流の方向を規制する整流ダイオード（整流手段）６６が設けられている。これらにより、蓄電器３からの電圧は、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａを介して容量性負荷に印加され、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃから放電された静電エネルギーは放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂを介して蓄電器３へと戻される。
【０２７４】
そして、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０には、実施の形態１におけるロータリー型のスイッチ７の代わりに、スイッチとして用いるトランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃ・６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃと、それぞれ９個のトランジスタ４１〜４９および９個のトランジスタ５１〜５９からなるスイッチング回路（切り替え手段）５０・６０と、トランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃからなる選択回路（選択手段）６２と、トランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃからなる選択回路（選択手段）６４とが備えられている。
【０２７５】
トランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃは、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１０に相当するものである。トランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃは、電源端子９からの電源電圧ＶＨを出力線３７・３８・３９を介してコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに供給するものであり、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１０が接続されている期間に相当する期間のみ導通状態となる。なお、トランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃには、トランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃを保護するのためのダイオード６９が設けられている。
【０２７６】
トランジスタ６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃは、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ０に相当する。トランジスタ６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃは、出力線３７・３８・３９を介してコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃを接地するものであり、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ０が接続されている期間に相当する期間のみ導通状態となる。なお、トランジスタ６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃには、トランジスタ６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃを保護するためのダイオード７３が設けられている。
【０２７７】
スイッチング回路５０の９個のトランジスタ４１・４２・４３・４４・４５・４６・４７・４８・４９およびスイッチング回路６０の９個のトランジスタ５１・５２・５３・５４・５５・５６・５７・５８・５９はそれぞれ、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・Ｔ４・Ｔ５・Ｔ６・Ｔ７・Ｔ８・Ｔ９に相当するものである。
【０２７８】
スイッチング回路５０は、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに設けられている。また、トランジスタ４１・４２・４３・４４・４５・４６・４７・４８・４９は、一端が分圧器５を介してコンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉにそれぞれ接続されている一方、他端が後述するトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃに共通に接続されている。トランジスタ４１・４２・４３・４４・４５・４６・４７・４８・４９はそれぞれ、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・Ｔ４・Ｔ５・Ｔ６・Ｔ７・Ｔ８・Ｔ９が接続されている期間のうちの昇圧期間（充電期間）に相当する期間のみ導通状態となる。
【０２７９】
スイッチング回路６０は、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに設けられている。また、トランジスタ５１・５２・５３・５４・５５・５６・５７・５８・５９は、一端が分圧器５を介してコンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉにそれぞれ接続されている一方、他端が後述するトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃに共通に接続されている。トランジスタ５１・５２・５３・５４・５５・５６・５７・５８・５９はそれぞれ、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・Ｔ４・Ｔ５・Ｔ６・Ｔ７・Ｔ８・Ｔ９が接続されている期間のうちの降圧期間（放電期間）に相当する期間のみ導通状態となる。
【０２８０】
したがって、トランジスタ６８Ａ（または６８Ｂまたは６８Ｃ）、トランジスタ６７Ａ（または６７Ｂまたは６７Ｃ）、トランジスタ４１・４２・４３・４４・４５・４６・４７・４８・４９、およびトランジスタ５１・５２・５３・５４・５５・５６・５７・５８・５９は、１つのみが選択的に導通状態となる。そして、これらは、トランジスタ６８Ａ（または６８Ｂまたは６８Ｃ）、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、６７Ａ（または６７Ｂまたは６７Ｃ）、５９、５８、５７、５６、５５、５４、５３、５２、５１、６８Ａ（または６８Ｂまたは６８Ｃ）という順序で選択される。これにより、実施の形態１と同様にして、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すようなほぼ台形の階段状パルス電圧が電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣとしてコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに印加される。また、実施の形態１と同様にして、電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣの上昇時には、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉからコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃへ静電エネルギーが供給され、電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣの降下時には、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃからコンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉへ静電エネルギーが回収される。
【０２８１】
選択回路６２は、内部のトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃの接続状態を切り替えることによりコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのうちの１つに対して選択的に充電を行うためのものであり、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられている。充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられたトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃをスイッチとして用いることによって、スイッチング回路５０の出力電圧をコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのいずれに印加するか選択することができ、そのことにより、各コンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを異なるタイミングで充電することができる。
【０２８２】
選択回路６４は、内部のトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃの接続状態を切り替えることによりコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのうちの１つに対して選択的に充電を行わせるためのものであり、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられている。放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられたトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃをスイッチとして用いることによって、スイッチング回路６０の出力電圧をコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのいずれに印加するか選択することができ、そのことにより、各コンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを異なるタイミングで放電させることができる。
【０２８３】
このような動作の例を示したのが図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）のタイミングチャートである。それぞれの図は、それぞれのコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに印加される電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣの時間変化を表している。充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられたトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃと、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられたトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃとをスイッチとして用いてＯＮ−ＯＦＦタイミングを調整することにより、図１４に示されているようなタイミングでコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを駆動することができる。
【０２８４】
本実施形態の容量性負荷駆動回路４０は、以上のように、実施の形態１と同様にして、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに蓄積した静電エネルギーの大部分をコンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉに回収・再利用できる。
【０２８５】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０は、複数のコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを選択する選択回路６２・６４を有しているので、複数のコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃに異なるタイミングで電圧を印加することができる。
【０２８６】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０は、さらに充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａと放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂとが分離された構成である。
【０２８７】
これにより、充電とのタイミングと放電のタイミングとを独立して制御でき、図１４に示すように、あるコンデンサ１１Ａの放電期間中に他のコンデンサ１１Ｂの充電を行うことが可能となる。また、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａと放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂとを分離することにより、充電特性と放電特性とを個別に最適化することができる。
【０２８８】
〔実施の形態５Ａ〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、１Ａ、または５にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２８９】
本実施形態の容量性負荷駆動回路４０Ａは、以下の相違点以外は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路４０と同様の構成を備えている。
【０２９０】
第１の相違点は、実施の形態５の容量性負荷駆動回路４０では、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとを直接的に接続していたのに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０Ａは、図７７に示すように、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとの間にそれぞれ、実施の形態１Ａと同様のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９が設けられている点である。
【０２９１】
第２の相違点は、容量性負荷駆動回路４０Ａは、実施の形態１Ａと同様のスイッチ１６Ａを備える点である。
【０２９２】
本実施形態では、これら第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０２９３】
〔実施の形態６〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図１５および図１６に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または５にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２９４】
本実施形態の容量性負荷駆動回路７０は、実施の形態５の容量性負荷駆動回路４０に対し、スイッチング回路５０・６０における選択回路６２・６４側に、整流ダイオード（整流手段）７１・７２を設けた点のみが実施の形態５の容量性負荷駆動回路４０と異なっている。
【０２９５】
整流ダイオード７１は、スイッチング回路５０のトランジスタ４１〜４９の各々における選択回路６２側に設けられている。また、整流ダイオード７２は、スイッチング回路６０のトランジスタ５１〜５９の各々における選択回路６４側に設けられている。
【０２９６】
このように整流ダイオード７１・７２を設けたことで、スイッチング回路５０・６０のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延などにより、スイッチング回路５０またはスイッチング回路６０において複数のトランジスタ（４１〜４９、５１〜５９）が導通状態になってしまった場合でも、短絡電流が流れることがなく、回路を破損することを防止できる。
【０２９７】
本実施形態においても、上述の実施の形態５と同様に、駆動対象の容量性負荷は、３つの相に分けられており、Ａ相の電圧ＶＡが印加されるコンデンサ１１Ａと、Ｂ相の電圧ＶＢが印加されるコンデンサ１１Ｂと、Ｃ相の電圧ＶＣが印加されるコンデンサ１１Ｃとからなっている。
【０２９８】
また、本実施形態においても、上述の実施の形態５と同様に、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられたトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃと、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられたトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃとをスイッチとして用いることによって、スイッチング回路６０の出力電圧をコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのいずれに印加するか選択することができる。そのことにより、各コンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを異なるタイミングで充電および放電させることができる。
【０２９９】
このような動作の例を示したのが図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）のタイミングチャートである。それぞれの図は、それぞれのコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに印加される電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣの時間変化を表している。充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられたトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃと、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられたトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃとをスイッチとして用いてＯＮ−ＯＦＦタイミングを調整することにより、図１６に示されているようなタイミングでコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを駆動することができる。
【０３００】
〔実施の形態６Ａ〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、１Ａ、または６にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３０１】
本実施形態の容量性負荷駆動回路７０Ａは、以下の相違点以外は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路７０と同様の構成を備えている。
【０３０２】
第１の相違点は、実施の形態６の容量性負荷駆動回路７０では、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとを直接的に接続していたのに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路７０Ａは、図７８に示すように、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとの間にそれぞれ、実施の形態１Ａと同様のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９が設けられている点である。
【０３０３】
第２の相違点は、容量性負荷駆動回路７０Ａは、実施の形態１Ａと同様のスイッチ１６Ａを備える点である。
【０３０４】
本実施形態では、これら第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０３０５】
〔実施の形態７〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図１７ないし図１９に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３０６】
実施の形態１の容量性負荷駆動回路１が、抵抗４を用いて電圧を分割して設定する分圧器５を備える構成であったのに対して、図１７に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路８１は、分圧された電圧を安定化させるための定電圧手段（定電圧素子）としてのツェナーダイオード８４Ａ〜８４Ｅを用いて電圧を分割して設定する分圧器８５を備えている点が実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と異なっている。
【０３０７】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路８１は、コンデンサ２ａ〜２ｉを並列接続した構成の蓄電器３に代えて、コンデンサ（エネルギー蓄積素子）８２Ａ〜８２Ｅを直列接続した構成の蓄電器８３を備えている点も、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と異なる。
【０３０８】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路８１は、ロータリー型のスイッチ７に代えて、複数のスイッチ９１〜９６からなるスイッチング回路（切り替え手段）８７を備えている点も実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と異なっている。
【０３０９】
分圧器８５は、電源端子９とグラウンドの間に直列接続された複数の定電圧素子としてのツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅにより、電源電圧ＶＨを所定の電圧Ｖ１〜Ｖ４に分圧し、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅ間の接続点から蓄電器８３に出力するものである。
【０３１０】
蓄電器８３は、グラウンドと電源端子９との間にコンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅをグラウンド側からこの順で直列接続した構成となっている。そして、コンデンサ８２Ａの一端は接地され、コンデンサ８２Ａの他端には分圧器８５から電圧Ｖ１が印加されている。また、コンデンサ８２Ｂの両端には電圧Ｖ１および電圧Ｖ２が、コンデンサ８２Ｃの両端には電圧Ｖ２および電圧Ｖ３が、コンデンサ８２Ｄの両端には電圧Ｖ３および電圧Ｖ４がそれぞれ印加されている。また、コンデンサ８２Ｅの一端には電源端子９から電源電圧ＶＨが供給され、コンデンサ８２Ｅの他端には分圧器８５から電圧Ｖ４が印加されている。
【０３１１】
スイッチング回路８７の６個のスイッチ９１〜９６は、基本的には、スイッチ７の接点Ｔ０〜Ｔ１０に相当するものである。すなわち、スイッチング回路８７は、接地されたスイッチ９１、蓄電器８３および分圧器８５から電圧Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４がそれぞれ印加されるスイッチ９２〜９５、および電源端子９に接続されたスイッチ９６のうちの１つを選択してＯＮ状態にするものである。そして、初期状態ではスイッチ９１が選択されている。そして、次に、スイッチ９２・９Ｓ（４）・９５がこの順で選択されることによって、コンデンサ８２Ａ〜８２Ｅより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１の電圧Ｖが０から電圧Ｖ４まで上昇する。次に、スイッチ９６が選択されると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０３１２】
次に、所定期間、スイッチ９６のＯＮ状態が維持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ９５・９４・９Ｓ（２）がこの順で選択されることによって、コンデンサ１１よりコンデンサ８２Ａ〜８２Ｅに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨから電圧Ｖ１まで下降する。
【０３１３】
その後、スイッチ９１が選択されることにより、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。
【０３１４】
次に、分圧器８５の動作原理を、図１８を用いて説明する。
【０３１５】
図１８（ａ）に示すように、ツェナーダイオード８４Ｂのカソード側の端子電圧Ｖ２に対して出力端子電圧（スイッチ９３の電位）Ｐ２を上昇させる方向に、コンデンサ１１からの電流の流入が起きると、コンデンサ１１からの電流の流出入に応じてコンデンサ８２Ａ・８２Ｂへ負荷電流が流入し吸収を図る。それと並行して、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂの動作点が深くなり、インピーダンスが低下し、コンデンサ１１よりツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂを介して接地線ヘ電流が流入し出力端子電圧Ｐ２はツェナー電圧Ｖ２を維持する。
【０３１６】
また、図１８（ｂ）に示すように、ツェナーダイオード８４Ｃのアノード側の端子電圧Ｖ２に対して出力端子電圧Ｐ２を降下させる方向のコンデンサ１１からの電流の流出入が起きると、コンデンサ１１からの電流の流出入に応じてコンデンサ８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅからコンデンサ１１へ電流が流れ、吸収を図る。それと並行して、ツェナーダイオード８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅの動作点が深くなり、インピーダンスが低下し、電源線よりツェナーダイオード８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅを介してコンデンサ１１へ電流が流入し、出力端子電圧Ｐ２はツェナー電圧Ｖ２を維持する。
【０３１７】
このように出力端子電圧Ｐ２を上昇もしくは降下させようとするコンデンサ１１からの電流の流出入をツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅが吸収する。厳密に言えば動作点の移動に伴いツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧は変化する。しかしながら、その変化量は僅かであり、実用上無視できる。したがって、出力端子電圧Ｐ１〜Ｐ４、すなわちコンデンサ８２Ａ〜８２Ｅの端子電圧を一定に維持することができる。
【０３１８】
なお、本実施形態の容量性負荷駆動回路８１に対し、図１９に示す容量性負荷駆動回路１００のように、グラウンドと電源端子９との間にコンデンサ１０１Ａ・１０１Ｂ・１０１Ｃ・１０１Ｄ・１０１Ｅをグラウンド側からこの順で直列接続した構成の緩衝回路１０２を設けてもよい。これにより、コンデンサ１１から分圧器８５への流入電流、あるいは分圧器８５からコンデンサ１１への流出電流をバッファして吸収することができる。その結果、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅの負担を低減できる。
【０３１９】
さらに、図１９に示す容量性負荷駆動回路１００のように、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅ間の接続点とコンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅ間の接続点との間に、電流制限用抵抗１０３・１０４・１０５・１０６を挿入し、変動調整部１０７を構成してもよい。これにより、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅに作用する負荷をさらに低減できる。
【０３２０】
〔実施の形態６Ａ〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７９および図８０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または７にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３２１】
本実施形態の容量性負荷駆動回路８１Ａは、以下の相違点以外は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路８１と同様の構成を備えている。
【０３２２】
相違点は、実施の形態６の容量性負荷駆動回路７０では、分圧器５の６つの接続点とスイッチ９１〜９６とを直接的に接続していたのに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路７０Ａは、図７９および図８０に示すように、分圧器５の６つの接続点のうち接地されているものを除く５つの接続点とスイッチ９２〜９６との間にそれぞれ、実施の形態１ＡのスイッチＳＷ１〜ＳＷ９と同様のスイッチＳＷ１２〜ＳＷ１６が設けられている点である。
【０３２３】
本実施形態では、これら第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０３２４】
〔実施の形態８〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図２０に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または７にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３２５】
上述の実施の形態７の構成では、電源電圧やツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧のバラツキ、経時変化、温度変動などにより、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計に対して電源電圧ＶＨが大きくなると、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅを焼損する恐れがある。また、上述の実施の形態７の構成では、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計に対して電源電圧ＶＨが小さくなると各コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅの端子電圧が不確定となる恐れがある。
【０３２６】
本実施形態では、このような問題を解決する容量性負荷駆動回路について説明する。
【０３２７】
図２０に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１１０は、実施の形態７の容量性負荷駆動回路８１におけるツェナーダイオード８４Ｅに代えて、プルアップ抵抗１０８を用い、ツェナーダイオード８４Ｄの端子をプルアップ抵抗１０８で電源線９７にプルアップしたものである。すなわち、容量性負荷駆動回路１１０は、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計と電源電圧ＶＨとの差を、最も電源線９７に近い段（最上段）で吸収させたものである。この構成では、電源線９７よりプルアップ抵抗１０８を介してツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄにバイアス電流が与えられ、コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅの端子電圧が安定化する。ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄのツェナー電圧の合計は、電源電圧ＶＨより小さくなるように設定されている。
【０３２８】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路１１０においても、図１９の容量性負荷駆動回路１００と同様に、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ、プルアップ抵抗１０８間の接続点と、コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅ間の接続点との間に、電流制限用抵抗１０３・１０４・１０５・１０６を挿入し、変動調整部１０７を構成している。これにより、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄに作用する負荷をさらに低減できる。
【０３２９】
なお、プルアップ抵抗１０８を設ける代わりに、実施の形態７の容量性負荷駆動回路８１におけるツェナーダイオード８４Ａに代えて、プルダウン抵抗を用い、ツェナーダイオード８４Ｄの端子をプルダウン抵抗で接地線９８にプルダウンしてもよい。これによっても、プルアップした場合と同様の効果が得られ、コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅの端子電圧が安定化する。
【０３３０】
〔実施の形態９〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図２１に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または７にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３３１】
本実施形態では、実施の形態８で述べたツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計と電源電圧ＶＨとの差に関わる問題を解決する容量性負荷駆動回路について説明する。
【０３３２】
本実施形態の容量性負荷駆動回路１２０は、図２１に示すように、電源電圧ＶＨとツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄのツェナー電圧の合計との差を中間段で吸収するように、ツェナーダイオード（８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｄ・８４Ｅ）を電源線９７側（８４Ｄ・８４Ｅ）と接地線９８側（８４Ａ・８４Ｂ）とに分割し、電源線９７側のツェナーダイオード８４Ｄ・８４Ｅをプルアップ抵抗１１１で電源線９７にプルアップし、接地線９８側のツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂをプルダウン抵抗１１２で接地線９８にプルダウンし、バイアス電流を与えている。ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計は、電源電圧ＶＨより小さくなるように設定されている。
【０３３３】
容量性負荷駆動回路１２０は、電源線９７と接地線９８との間に並列接続された第１の分圧器１１３Ａおよび第２の分圧器１１３Ｂからなる分圧器１１３を備えている。第１の分圧器１１３Ａは、電源線９７と接地線９８との間に直列接続されたツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂを含んでおり、電源線９７との間にプルアップ抵抗１１１が挿入されている。第２の分圧器１１３Ｂは、電源線９７と接地線９８との間に直列接続されたツェナーダイオード８４Ｄ・８４Ｅを含んでおり、ツェナーダイオード８４Ｄ・８４Ｅと接地線９８との間にプルダウン抵抗１１２が挿入されている。
【０３３４】
このようにして、電源電圧ＶＨとツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄのツェナー電圧の合計との差を中間段で吸収することにより、電源線９７近傍及び接地線９８近傍の端子の電圧の安定性を保つことができる。
【０３３５】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路１２０においても、図１９の容量性負荷駆動回路１００と同様に、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ、プルアップ抵抗１１１、プルダウン抵抗１１２間の接続点と、コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅ間の接続点との間に、電流制限用抵抗１０３・１０４・１０５・１０６を挿入し、変動調整部１０７を構成している。これにより、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｄ・８４Ｅに作用する負荷をさらに低減できる。
【０３３６】
〔実施の形態１０〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図２２に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、７、または９にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３３７】
実施の形態７〜９のように、コンデンサ８２Ａ〜８２Ｅを直列接続した構成の蓄電器８３では、スイッチ９１〜９６のいずれが導通されたときにも、コンデンサ１１からの電流の流出入は全てのコンデンサ８２Ａ〜８２Ｅに影響してしまうという問題がある。
【０３３８】
そこで、本実施形態では、この問題を解決する容量性負荷駆動回路について図２２に基づいて説明する。
【０３３９】
図２２に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１３０は、蓄電器８３に代えて蓄電器１２５を備えている点以外は、実施の形態９の容量性負荷駆動回路１２０と同様の構成を備えている。
【０３４０】
蓄電器１２５では、コンデンサ（エネルギー蓄積素子）１２１〜１２４の一方の端子を電源線９７または接地線９８に接続し、コンデンサ１２１〜１２４の他方の端子を、電源電圧ＶＨを分圧した電圧Ｖ１〜Ｖ４が印加されるスイッチ９２〜９５に接続している。より詳細には、コンデンサ１２１は、接地線９８とスイッチ９２との間に介在しており、コンデンサ１２２は、接地線９８とスイッチ９３との間に介在しており、コンデンサ１２３は、電源線９７とスイッチ９４との間に介在しており、コンデンサ１２４は、電源線９７とスイッチ９５との間に介在している。
【０３４１】
これにより、スイッチ９２〜９５の１つが選択されると、コンデンサ１２１〜１２４のうちの１つのコンデンサのみがコンデンサ１１に接続される。これにより、コンデンサ１２１〜１２４を個々に分離し、コンデンサ１２１〜１２４同士の干渉を防止できる。すなわち、スイッチ９２〜９５のいずれが導通されたときにも、コンデンサ１１からの電流の流出入はコンデンサ１２１〜１２４のうちの１つにしか影響しない。
【０３４２】
実施の形態９および実施の形態１０のように、電源電圧ＶＨとツェナー電圧との差を中間段で吸収させる構成とした場合、吸収させる段数、すなわちプルアップされたラインとプルダウンされたラインとの間に介在するコンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅの数は、任意であるが、１段とすることが好ましい。
【０３４３】
また、実施の形態９および実施の形態１０のように、電源電圧ＶＨとツェナー電圧との差を中間段で吸収させる構成とした場合、接地線９８側のツェナーダイオードの数、すなわち第１の分圧器１１３Ａに含まれるツェナーダイオードの数と、電源線９７側のツェナーダイオードの数、すなわち第２の分圧器１１３Ｂに含まれるツェナーダイオードの数との差を１個以内とすることが、電圧の安定性の点で望ましい。
【０３４４】
なお、実施の形態７〜１０においては、分圧された電圧を安定化させるための定電圧手段（定電圧素子）としてツェナーダイオードを用いた場合について説明したが、ツェナーダイオードに代えて他の定電圧手段（定電圧素子）、例えばシャントレギュレータを用いてもよい。
【０３４５】
〔実施の形態１１〕
本発明を適用したインクジェットプリンタ（画像形成装置）の実施の一形態を、図７、図２３、および図２４に基づいて説明する。
【０３４６】
図２３は、インクジェットプリンタ（画像形成装置）の要部を示す斜視図である。
【０３４７】
図２３に示すように、本実施形態のインクジェットプリンタ（画像形成装置）２１０では、キャリッジ２１１がタイミングベルト２１２を介してパルスモータ２１３に接続され、ガイド部材２１４に案内されて記録用紙２１５の紙幅方向に往復動するように構成されている。
【０３４８】
インクジェットヘッド２３は、キャリッジ２１１の上部に載置されているインクカートリッジ２１７からインクの補給を受けてキャリッジ２１１の移動に合わせて記録用紙２１５にインク滴を吐出してドットを形成し、記録用紙２１５に画像や文字を印刷する。
【０３４９】
図２４は、インクジェットヘッド２３の構成を示す断面図である。
【０３５０】
図２４に示すように、インクジェットヘッド２３では、ノズルプレート２２０にノズル開口２２１が形成され、流路形成板２２２には、圧力発生室２２３を区画する通孔、圧力発生室２２３に両側で連通する２つのインク供給口２２４を区画する通孔または溝、およびこれらのインク供給口２２４にそれぞれ連通する２つの共通のインク室２２５を区画する通孔が形成されている。振動板２２６は、弾性変形可能な薄板から構成され、ピエゾ素子などの圧電素子２１の先端に当接し、流路形成板２２２を挟んでノズルプレート２２０と液密に一体に固定され、流路ユニット２２８を構成している。圧電素子２１は、固定基板２３２に固定されている。
【０３５１】
このような構成により、圧電素子２１が収縮して圧力発生室２２３が膨張すると、共通のインク室２２５のインクがインク供給口２２４を経由して圧力発生室２２３に流れ込む。所定時間の経過後に圧電素子２１が伸長して圧力発生室２２３が収縮すると、圧力発生室２２３のインクが圧縮されてノズル開口２２１からインク滴が吐出する。
【０３５２】
インクジェットヘッド２３の圧電素子２１には、図７に示すように、容量性負荷駆動回路１がアナログスイッチ２２を介して接続されている。容量性負荷駆動回路１は、ノズル開口２２１からインク滴を吐出させるのに必要な電圧値の台形波を発生させるように構成されている。また、アナログスイッチ２２は、容量性負荷駆動回路１の出力電圧Ｖを、印刷データに対応する圧電素子２１に対して選択的に印加する。
【０３５３】
以上のようにして、本発明にかかる容量性負荷駆動回路１をインクジェットプリンタ（画像形成装置）２１０の圧電素子の駆動に用いることで、インクジェットプリンタ（画像形成装置）２１０の消費電力を低く抑えることができる。
【０３５４】
なお、以上、インクを加圧することによりインクを液滴状に吐出させるインク吐出手段として圧電素子を用いたインクジェットプリンタ（画像形成装置）２１０において、本発明にかかる容量性負荷駆動回路を圧電素子（容量性負荷）の駆動に用いた例について説明した。しかしながら、本発明にかかる容量性負荷駆動回路は、インク吐出手段として静電駆動電極を用いた静電方式（２つの電極（静電駆動電極）間に電圧を印加することによる電極間の静電吸引力を用いてインクを吐出する方式など）のインクジェットプリンタにおける静電駆動電極の駆動にも用いることができ、その場合にも同様の消費電力抑制効果を得ることができる。
【０３５５】
また、本発明にかかるインクジェットプリンタあるいは画像形成装置は、当然ながら、印刷専用の装置でなくともよく、複写機やファクシミリ装置等の機能を兼ね備える複合機であってもよい。
【０３５６】
〔実施の形態１２〕
ここで、本発明の原理について説明する。
【０３５７】
図５０の回路において、図５０（ａ）に示すように、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１の初期電位をＶ０、容量性負荷Ｃｄの初期電位を０とする。ｔ＝０でスイッチＳＷ１をＯＮにすると、図５０（ｂ）に示すように、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの電位差により、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１から容量性負荷Ｃｄへ電流Ｉが流れ、容量性負荷Ｃｄが充電される。この時の容量性負荷Ｃｄの両端電圧は、以下の式で表される。
【０３５８】
【数１】
【０３５９】
スイッチＳＷ１のＯＮ後、十分に時間が経過すると、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１の電圧Ｖｓと容量性負荷Ｃｄの電圧Ｖｄとの差（エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの電位差）がなくなり、電流Ｉは０になる。この電圧Ｖｓ・Ｖｄおよび電流Ｉの時間変化を図５１（ａ）（ｂ）に示す。この飽和電圧を、Ｖ１とする。
【０３６０】
【数２】
【０３６１】
次に、スイッチＳＷ１をＯＦＦとし、初期電位Ｖ０＋ΔＶのエネルギー蓄積素子Ｃｓ２に容量性負荷Ｃｄを接続する（図５２参照）。容量性負荷Ｃｄは、容量性負荷Ｃｄとエネルギー蓄積素子Ｃｓ２との電位差によって充電される。このときの容量性負荷Ｃｄの両端電圧は、以下の式で表される。
【０３６２】
【数３】
【０３６３】
スイッチＳＷ２のＯＮ後、十分に時間が経過すると、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの電位差がなくなり、電流Ｉは０になる（図５２参照）。この飽和電圧をＶ２とする。
【０３６４】
【数４】
【０３６５】
さらに、スイッチＳＷ２をＯＦＦにし、スイッチＳＷ１をＯＮにする（図５３参照）。容量性負荷Ｃｄとエネルギー蓄積素子Ｃｓ２との電位差によって、容量性負荷Ｃｄが放電される。この時の容量性負荷Ｃｄの両端電圧は、以下の式で表される。
【０３６６】
【数５】
【０３６７】
スイッチＳＷ１のＯＮ後、十分に時間が経過すると、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの電位差がなくなり、電流Ｉは０になる。この飽和電圧をＶ３とする。
【０３６８】
【数６】
【０３６９】
いま容量性負荷Ｃｄの静電容量Ｃｄに比べてエネルギー蓄積素子Ｃｓ１の静電容量Ｃｓ１およびエネルギー蓄積素子Ｃｓ２の静電容量Ｃｓ２が十分に大きい場合を考えると、以下の式が成立する。
【０３７０】
【数７】
【０３７１】
従って、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１については、初期電位Ｖ０と、容量性負荷Ｃｄを充電した後の電位Ｖ１と、容量性負荷Ｃｄから回生を受けた後の電位Ｖ３とがほぼ等しくなり、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの間ではエネルギーロスが見かけ上０になる。
【０３７２】
次に、動作原理説明のための実施形態として、図３０に示す４段の容量性負荷駆動回路３０１を例に挙げて説明する。
【０３７３】
容量性負荷駆動回路３０１は、圧電素子等の容量性負荷３１１を充放電することで容量性負荷３１１を駆動するものであり、容量性負荷３１１とグラウンドとの間に並列に接続されたエネルギー蓄積素子としてのコンデンサＣ（１）、Ｃ（２）、およびＣ（３）を備えている。また、電源電圧ＶＨを供給するための直流電源（電源）である電力源３０９が設けられている。
【０３７４】
図示しないが、これらコンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）に初期電位（初期電荷）を付与する初期電位付与手段が設けられている。この初期電位付与手段は、電力源３０９から供給されている電源電圧ＶＨと接地電位（＝０）との間の電位差（電圧）を４等分に分割（分圧）し、分圧によって生成された３つの電位Ｖ１（＝１／４・ＶＨ）、Ｖ２（＝２／４・ＶＨ）、およびＶ３（＝３／４・ＶＨ）をそれぞれコンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）に初期電位として付与するものである。この初期電位付与手段は、例えば、グラウンド（接地点）と電力源３０９との間に接続され、接地電位と電源電圧ＶＨとの間の電位差を分圧し、分圧された電圧をコンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）が接続されている分圧点に供給する分圧手段である。上記分圧手段としては、例えば、前述した分圧器５と同様、電源電圧Ｖが供給されている電力供給点ＶＨ（電源端子）とグラウンド（接地端子）との間に直列に接続された４つの抵抗を備える抵抗分圧回路を用いることができる。
【０３７５】
さらに、容量性負荷３１１とコンデンサＣ（１）、Ｃ（２）、およびＣ（３）との間にはそれぞれ、スイッチング素子Ｓ（１）、Ｓ（２）、およびＳ（３）が接続され、電力源３０９と容量性負荷３１１との間にはスイッチング素子Ｓ（４）が接続され、接地電位Ｇと容量性負荷３１１との間にはスイッチング素子Ｓ（０）が接続されている。この形態では、スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）によって切り替え手段が構成されている。一方、容量性負荷３１１の他端はグラウンドに接続されている。また、コンデンサＣ（１）、Ｃ（２）、Ｃ（３）の他端は接地点（基準電位端子、接地端子）Ｃ（０）を介してグラウンドに接続されている。
【０３７６】
以上の構成を備える容量性負荷駆動回路３０１の動作について、以下、図３１〜図３３に基づいて説明する。なお、以下、説明の都合上、電源電圧ＶＨが正電位である場合について説明する。電源電圧ＶＨが負電位である場合の動作も、電位の極性および電荷移動方向が逆になる以外は同様である。
【０３７７】
初期的に、図３１（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）のうちスイッチング素子Ｓ（０）のみを接続状態（ＯＮ状態）とし、容量性負荷３１１には電荷が蓄積されていない状態（初期状態）とする（図８１のＳ０）。
【０３７８】
第１のステップとして、図３１（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（０）を切断状態（ＯＦＦ状態）とし、次いで、スイッチング素子Ｓ（１）を接続状態とする。このとき、コンデンサＣ（１）には電位Ｖ１（＝１／４・ＶＨ）のエネルギーが蓄積されており、容量性負荷３１１には電荷が蓄積されていないため、コンデンサＣ（１）と容量性負荷３１１との間には、ＶＨ／４の電位差がある。この電位差ＶＨ／４により、コンデンサＣ（１）の静電容量Ｃ１と容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（１）から容量性負荷３１１へ移動する。すなわち、コンデンサＣ（１）から容量性負荷３１１への静電エネルギー（以下、適宜、単に「エネルギー」と呼ぶ）の注入が行われ、容量性負荷３１１が充電される（図８１のＳ１）。コンデンサＣ（１）の電位は容量性負荷３１１に流れ込んだ電荷分低くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（１）から流れ込んだ電荷分高くなる。コンデンサＣ（１）の静電容量Ｃ１が容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄより十分に大きい（Ｃ１＞Ｃｄ）場合、コンデンサＣ（１）の電位変化は小さい。スイッチング素子Ｓ（１）が接続状態とされている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（１）と容量性負荷３１１の電位はほぼ等しくなる。したがって、充電後のコンデンサＣ（１）および容量性負荷３１１のの電位は、コンデンサＣ（１）の初期電位ＶＨ／４（＝Ｖ１）より若干低い電位となる（図３３参照）。この電位をＶ１’とする。
【０３７９】
第２のステップとして、図３１（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（１）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（２）を接続状態とする。このときコンデンサＣ（２）には電位Ｖ１’よりも高い電位である電位Ｖ２のエネルギーが蓄積されているため、コンデンサＣ（２）の静電容量Ｃ２と容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（２）から容量性負荷３１１へ移動する。すなわち、電位差Ｖ２‐Ｖ１’（＝ＶＨ／４＋α；αはＶＨと比較して非常に小さい正の値）によって、コンデンサＣ（２）から容量性負荷３１１にエネルギーの注入が行われ、容量性負荷３１１がさらに充電される（図８１のＳ２）。コンデンサＣ（２）の電位は容量性負荷３１１に流れ込んだ電荷分低くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（２）から流れ込んだ電荷分高くなる。コンデンサＣ（２）の静電容量Ｃ２が容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄより十分に大きい（Ｃ２＞Ｃｄ）場合、コンデンサＣ（２）の電位変化は小さい。スイッチング素子Ｓ（２）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（２）と容量性負荷３１１の電位はほぼ等しくなる。したがって、充電後のコンデンサＣ（２）および容量性負荷３１１の電位は、コンデンサＣ（２）の初期電位２ＶＨ／４（＝Ｖ２）より若干低い電位となる（図３３参照）。この電位をＶ２’とする。
【０３８０】
第３のステップとして、図３１（ｄ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（２）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（３）を接続状態とする。このときコンデンサＣ（３）には電位Ｖ２’よりも高い電位である電位Ｖ３のエネルギーが蓄積されているため、コンデンサＣ（３）の静電容量Ｃ３と容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（３）から容量性負荷３１１へ移動する。すなわち、電位差Ｖ３‐Ｖ２’（＝ＶＨ／４＋α）によって、コンデンサＣ（３）から容量性負荷３１１にエネルギーの注入が行われ、容量性負荷３１１がさらに充電される（図８１のＳ３）。コンデンサＣ（３）の電位は容量性負荷３１１に流れ込んだ電荷分低くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（３）から流れ込んだ電荷分高くなる。コンデンサＣ（３）の静電容量Ｃ３が容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄより十分に大きい（Ｃ３＞Ｃｄ）場合、コンデンサＣ（３）の電位変化は小さい。スイッチング素子Ｓ（３）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（３）と容量性負荷３１１の電位はほぼ等しくなる。したがって、充電後のコンデンサＣ（３）および容量性負荷３１１の電位は、コンデンサＣ（３）の初期電位３ＶＨ／４（＝Ｖ３）より若干低い電位となる（図３３参照）。この電位をＶ３’とする。
【０３８１】
第４のステップとして、図３１（ｅ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（３）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（４）を接続状態とする。このとき、電源電圧（電源電位）ＶＨは電位Ｖ３’よりも高いため、これらの電位差ＶＨ−Ｖ３’（＝ＶＨ／４＋α）によって電力源３０９から容量性負荷３１１にエネルギーの注入が行われ、容量性負荷３１１がさらに充電される（図８１のＳ４）。スイッチング素子Ｓ（４）が接続されている時間が十分に長い場合、充電後の容量性負荷３１１の電位は、電源電圧ＶＨまで吊上げられる。
【０３８２】
第５のステップとして、図３２（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（４）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（３）を接続状態とする（図８１のＳ５）。このとき容量性負荷３１１には、コンデンサＣ（３）の電位Ｖ３’よりも高い電位である電位ＶＨのエネルギーが蓄積されているため、ＶＨ／４＋αである電位差ＶＨ−Ｖ３’によって、コンデンサＣ（３）の静電容量Ｃ３と容量性負荷の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（３）に移動し、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（３）へ充電される。これにより、コンデンサＣ（３）の電位は容量性負荷３１１から流れ込んだ電荷分高くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（３）へ流れ込んだ電荷分低くなる。スイッチング素子Ｓ（３）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（３）と容量性負荷３１１の電位は等しくなる。充電の結果としてコンデンサＣ（３）の電位はほぼ元のＶ３＝３ＶＨ／４に戻り、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（３）へエネルギーの回生が行われたことになる（図８１のＳ５）。
【０３８３】
第６のステップとして、図３２（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（３）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（２）を接続状態とする（図８１のＳ６）。このとき容量性負荷３１１には電位Ｖ２’よりも高い電位である電位Ｖ３のエネルギーが蓄積されているため、ＶＨ／４＋αである電位差Ｖ３−Ｖ２’によって、コンデンサＣ（２）の静電容量Ｃ２と容量性負荷の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（２）に移動し、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（２）へ充電される。これにより、コンデンサＣ（２）の電位は容量性負荷３１１から流れ込んだ電荷分高くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（２）へ流れ込んだ電荷分低くなる。スイッチング素子Ｓ（２）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（２）と容量性負荷３１１の電位は等しくなる。充電の結果としてコンデンサＣ（２）の電位はほぼ元のＶ２＝２ＶＨ／４に戻り、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（２）にエネルギーの回生が行われたことになる（図８１のＳ６）。
【０３８４】
第７のステップとして、図３２（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（２）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（１）を接続状態とする（図８１のＳ７）。このとき容量性負荷３１１には、電位Ｖ１’よりも高い電位である電位Ｖ２のエネルギーが蓄積されているため、ＶＨ／４＋αである電位差Ｖ２−Ｖ１’によって、コンデンサＣ（１）の静電容量Ｃ１と容量性負荷の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（１）に移動し、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）へ充電される。これにより、コンデンサＣ（１）の電位は容量性負荷３１１から流れ込んだ電荷分高くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（１）へ流れ込んだ電荷分低くなる。スイッチング素子Ｓ（１）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（１）と容量性負荷３１１の電位は等しくなる。充電の結果としてコンデンサＣ（１）の電位はほぼ元のＶ１＝ＶＨ／４に戻り、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）にエネルギーの回生が行われたことになる（図８１のＳ７）。
【０３８５】
第８のステップとして、図３２（ｄ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（１）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（０）を接続状態とする。このとき容量性負荷３１１には接地電位’よりも高い電位である電位Ｖ１’のエネルギーが蓄積されているため、電位差ＶＨ／４＋αである電位差Ｖ１’によって容量性負荷３１１の電荷が接地電位に流出（放電）、つまり消費（破棄）される（図８１のＳ８）。その後、Ｓ１に戻る。
【０３８６】
以上、第１〜第８のステップＳ１〜Ｓ８において、エネルギー的に見ると、第１のステップＳ１で容量性負荷３１１に注入されたコンデンサＣ（１）の蓄積エネルギーは、第７のステップＳ７で容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）に戻されるエネルギーによって回生される。第２のステップＳ２で容量性負荷３１１に注入されたエネルギーは、第６のステップＳ６で容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）に戻されるエネルギーによって回生される。第３のステップＳ３で容量性負荷３１１に注入されたエネルギーは、第５のステップＳ５で容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）に戻されるエネルギーによって回生される。つまり、第１〜第８のステップＳ１〜Ｓ８を総合すると、第１〜第８のステップＳ１〜Ｓ８において、容量性負荷３１１へのエネルギー注入は第４のステップＳ４で行われ、エネルギー消費は第８のステップＳ８で行われ、その他のステップにおけるエネルギーの輸送は、相対するステップによりキャンセルされる（図３３参照）ため、エネルギー注入・消費は見かけ上行われないことになる。結果的に、同じ１／４・ＶＨに相当するエネルギーだけが消費されることになる。つまり電圧ＶＨを充電し、そのまま放電するＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌなどの方式に比べ２５％のエネルギー消費で充放電ができる。
【０３８７】
さらに具体的な例として、上記４段の容量性負荷駆動回路３０１を用いて波高値１０Ｖｐｐのパルスを作成する際に場合の電圧変化について記述する。１０Ｖを４分割すると１段当りの電位差は２．５Ｖになり、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）のそれぞれの電位２．５Ｖ、５．０Ｖ、７．５Ｖと、接地電位０Ｖおよび電源電位１０Ｖとの５つの電位に分割される。また、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）の静電容量は、容量性負荷３１１の静電容量に比べて大きい方が好ましいが、動作を判りやすくするために、容量性負荷３１１の４倍とする。また、系に用いるスイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）には、通常半ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＧＴＯサイリスタなどの半導体スイッチを用いるが、半導体スイッチの場合、ＯＮ抵抗が無視できないため、容量性負荷３１１への充放電は特定の時定数を持つ指数関数的に行われる。従って、波形形成の場合はスイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）のＯＮ時間と容量性負荷３１１への充放電時定数との関係が重要になるが、簡単化のためにスイッチング素子のＯＮ抵抗は非常に小さく、スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）のＯＮ抵抗による系の影響は無視できる程度の十分長いスイッチング時間で次段へ切り替えるとの前提で計算を行う。計算結果を表１に示す。表１において、Ｖｄは容量性負荷３１１の電位、Ｖｓ＿０は接地電位、Ｖｓ＿ｎ（ｎは１〜３）は各段のコンデンサＣ（ｎ）の電位、Ｖｓ＿４は電源電位を表す。
【０３８８】
【表１】
【０３８９】
この結果から明らかなように、各コンデンサから容量性負荷へエネルギーが注入されると、それに伴い各コンデンサの電位も減少する。しかし、逆に容量性負荷から各コンデンサへエネルギーが注入されると各コンデンサの電位は元に戻り、結果として電力が回生される。
【０３９０】
以上のように、本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０１は、電力源３０９から電源電位ＶＨが付与された電源端子３０９ａと、接地電位（基準電位）が付与された接地端子Ｃ（０）（基準電位端子）と、接地電位と電源電位ＶＨとの間で、かつ互いに異なる初期電位Ｖ（１）〜Ｖ（３）が付与された３個のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）と、接地端子Ｃ（０）、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）、および電源端子３０９ａを選択的に容量性負荷３１１と接続するためのスイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）とを備え、上記スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）は、接地端子Ｃ（０）を容量性負荷３１１に接続した後に各コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）をその初期電位が接地電位に近い方から順に容量性負荷３１１に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧を電源電位ＶＨに近づくように変化させる第１のステップ（Ｓ１〜Ｓ３）と、その後に容量性負荷３１１を電源端子３０９ａと選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップ（Ｓ４）と、その後に各コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）をその初期電位が電源電位ＶＨに近い方から順に容量性負荷３１１に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を減少させると共に、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップ（Ｓ５〜Ｓ７）とを実行するようになっている構成である。
【０３９１】
なお、ここでは、接地電位と電源電位ＶＨとの間で、かつ互いに異なる初期電位が付与されたコンデンサの数が３個であり、容量性負荷３１１を充電（または放電）するステップの数（スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）の電位の種類の数より１つ小さく、コンデンサの数より１つ多い；以下、「段数」と呼ぶ）が４段である場合について説明した。
【０３９２】
しかしながら、段数は２段以上であれば特に限定されるものではない。理想的には、２段の場合には回生効率５０％、３段には回生効率６６．７％、４段の場合には回生効率７５％、５段の場合には回生効率８０％、と段数を増加させるほど回生効率は高くなる。しかしながら、段数を増加させるほど電圧立上げに必要な時間は長くなり、かつ必要な回路数も増加する。従って、段数は、必要な駆動波形や回路のサイズ、コストなどにより決定すればよい。一般には、高速立上げが必要な場合には３〜４段の回路構成が好ましく、電力消費を抑制したい場合には４〜５段の回路構成が好ましい。
【０３９３】
また、上記の説明では、電源電圧ＶＨを４段で均等分割した場合を用いて説明したが、必ずしも均等に分割する必要は無い。しかしながら、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０１は、コンデンサＣ（Ｉ）（Ｉ＝１，２，３）からＶ（Ｉ−１）（ただしＶ（０）＝０）の電位を持つ容量性負荷３１１へのエネルギー注入（Ｓ１〜Ｓ３）によるコンデンサＣ（Ｉ）のエネルギー減少分を、Ｖ（Ｉ）（ただしＶ（４）＝ＶＨ）の電位を持つ容量性負荷３１１からＣ（Ｉ）へエネルギー注入することにより回生する（Ｓ５〜Ｓ８）原理で電力回生を行うことから、理想的な電力回生を行うためには均等分割が最も好ましい。
【０３９４】
ここで、容量性負荷３１１の時定数とコンデンサＣ（Ｉ）のスイッチング時間について考察する。
【０３９５】
図５４に示す回路において、コンデンサＣｓに初期電位が付与され、容量性負荷Ｃｄが放電されている状態を考えると、スイッチＳＷのＯｎ後、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５５に示すように時間の経過に従って上昇する。十分に時間が経過すると、容量性負荷Ｃｄは、コンデンサＣｓと電位差がなくなり、電流Ｉは０になる。本願明細書では、この飽和電圧を「到達電圧」と呼ぶ。
【０３９６】
図５４に示す回路において、ある時間（スイッチング時間（Ｔｓ））が経過した時点でスイッチを切るとすると、スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数（τｏ＝Ｒ・Ｃｄ；Ｒはエネルギー蓄積素子と容量性負荷とを含む充電経路もしくは放電経路の直流抵抗成分、Ｃｄは容量性負荷の静電容量）より短い場合、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５６（ａ）に示すように変化する。したがって、本発明に係る３段の容量性負荷駆動回路においては、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５６（ｂ）に示すように変化する。
【０３９７】
スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数（τｏ＝Ｒ・Ｃｄ）と等しい場合、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５７（ａ）に示すように変化する。したがって、本発明に係る３段の容量性負荷駆動回路においては、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５７（ｂ）に示すように変化する。
【０３９８】
スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数（τｏ＝Ｒ・Ｃｄ）より長い場合、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５８（ａ）に示すように変化する。したがって、本発明に係る３段の容量性負荷駆動回路においては、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５８（ｂ）に示すように変化する。
【０３９９】
本発明の容量性負荷駆動回路において、エネルギー蓄積素子の静電容量成分をＣｓ、容量性負荷の静電容量をＣｄ、エネルギー蓄積素子と容量性負荷とを含む充電経路もしくは放電経路の直流抵抗成分をＲ、エネルギー蓄積素子のスイッチング時間（切り替え時間；容量性負荷への接続が継続される時間）をＴｓとすると、
τｏ≦Ｔｓ≦２．５・τｏ
（但し、τｏ＝Ｒ・Ｃｄ）
であることが好ましい。Ｔｓ＜τｏであると、得られるパルスの波高値が到達電圧の６３％以下になり、容量性負荷へのエネルギー供給効率が低下する。また、Ｔｓ＞２．５・τｏとすると、スイッチング時間が極端に長くなってしまう。
【０４００】
〔実施の形態１３〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図３４ないし図３７に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０４０１】
本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０２は、実施の形態１２の容量性負荷駆動回路３０１における電力源３０９とそれに接続されたスイッチング素子Ｓ（４）との間にエネルギー蓄積素子としてのコンデンサＣ（Ｎ）を追加し、段数（コンデンサ数）を一般化したものである。
【０４０２】
本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０２は、図３４および図３５に示すように、接地電位（基準電位）Ｖ（０）（＝０）を有する接地端子Ｃ（０）と、０でない初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）（Ｎは２以上の自然数）を持つＮ個のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）（エネルギー蓄積素子）と、接地端子Ｃ（０）（基準電位端子）と容量性負荷３１１とを接続するスイッチング素子Ｓ（０）（切り替え手段）と、コンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）（切り替え手段）と容量性負荷３１１を選択的に接続するＮ個のスイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）とを有し、コンデンサＣ（Ｎ）が電力発生源に（直接、若しくは何らかの回路を介して）接続されているパルス発生回路であって、上記Ｎ個のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）は、０でない第１の初期電位Ｖ（Ｉ）を持つコンデンサＣ（Ｉ）（第１のエネルギー蓄積素子）と、初期電位Ｖ（Ｉ）と同極性でかつ初期電位Ｖ（Ｉ）より絶対値の大きい第２の初期電位Ｖ（Ｉ＋１）を持つコンデンサＣ（Ｉ＋１）（第２のエネルギー蓄積素子）とを含み、スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（Ｎ）（切り替え手段）が、容量性負荷３１１を接地端子またはコンデンサＣ（Ｉ−１）（接地端子または第３のエネルギー蓄積素子）と選択的に接続した後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の電位（端子電圧）をコンデンサＣ（Ｉ）の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ＋１）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の電位（端子電圧）の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の電位（端子電圧）の絶対値を減少させると共にコンデンサＣ（Ｉ）の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている。なお、図３４においても、初期電荷を与える回路は省略している。
【０４０３】
上記構成の動作を図３５に基づいて説明する。
【０４０４】
パルス発生のエネルギー消費は、コンデンサＣ（Ｎ）からコンデンサＣ（Ｎ−１）への電荷移動分が接地電位に向かって輸送され、接地端子Ｃ（０）で消費される。図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルは、実施の形態１２におけるステップＳ１〜Ｓ８のサイクルと同様の効果を奏する。すなわち、図３５（ａ）から図３５（ｂ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）から流出した電荷と、図３５（ｄ）から図３５（ｅ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）へ流入する電荷とをほぼ等しくすることで、図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルにおいてコンデンサＣ（Ｉ）は見かけ上エネルギー消費をしなくなる。
【０４０５】
したがって、少なくとも図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルを実行するようになっていればよく、Ｎ個のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）の全てを使用しても一部を使用してもよい。使用するコンデンサは、発生しようとするパルスに応じて適宜設定すればよい。例えば、ベース電位が接地電位で、パルス振幅の大きいパルスを発生したい場合には、全てのコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）を使用すればよい。また、発生しようとするパルスの波高値が電源電圧ＶＨより低い場合や、ベース電位が接地電位でないパルスを発生したい場合には、一部のコンデンサのみを使用すればよい。
【０４０６】
したがって、本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０２は、異なる複数の初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）（Ｎは２以上の自然数）が付与された複数のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）と、上記コンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）を選択的に容量性負荷３１１と接続するためのスイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）とを備え、上記複数のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）は、０でない第１の初期電位Ｖ（Ｉ）を持つコンデンサＣ（Ｉ）と、第１の初期電位Ｖ（Ｉ）より絶対値の大きい第２の初期電位Ｖ（Ｉ＋１）を持つコンデンサＣ（Ｉ＋１）と、第１の初期電位Ｖ（Ｉ）と同極性でかつ第１の初期電位Ｖ（Ｉ）より絶対値の小さい電位である第３の初期電位Ｖ（Ｉ−１）を持つコンデンサＣ（Ｉ−１）とを含み、スイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）は、容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ−１）と選択的に接続した後にコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧３１１を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１を第２の初期電位Ｖ（Ｉ＋１）とエネルギー蓄積素子に選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のコンデンサＣ（Ｉ）の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている構成であってもよい。
【０４０７】
また、初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）は、正であってもよく、負であってもよいが、初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）が正の場合、例えば図３６に示すパルスを発生できる。また、初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）が負の場合、例えば図３７に示すパルスを発生できる。
【０４０８】
なお、本実施形態において、電力源３０９に接続されているコンデンサＣ（Ｎ）は無くても動作する（通常は電力源３０９に内蔵される）。
【０４０９】
それゆえ、本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０２は、電力源３０９から電源電位ＶＨが付与された電源端子（ＶＨ）と、異なる複数の初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）（Ｎは２以上の自然数）が付与されたＮ個のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）と、上記コンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）および電源端子（ＶＨ）を選択的に容量性負荷３１１と接続するためのスイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）とを備え、上記コンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）は、電源電位ＶＨと同極性でかつ電源電位ＶＨより絶対値の小さい第１の初期電位Ｖ（Ｉ）を持つコンデンサＣ（Ｉ）と、第１の初期電位Ｖ（Ｉ）と同極性でかつ第１の初期電位Ｖ（Ｉ）より絶対値の小さい電位である第３の初期電位Ｖ（Ｉ−１）を持つコンデンサＣ（Ｉ−１）とを含み、上記スイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）が、容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ−１）と選択的に接続した後にコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧を第１の初期電位Ｖ（Ｉ）に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１を電源端子（ＶＨ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を減少させると共に、コンデンサＣ（Ｉ）の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている構成であってもよい。
【０４１０】
〔実施の形態１４〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図３８および図３９に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記各実施の形態のいずれかにて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０４１１】
図３８に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０３は、接地端子Ｃ（０）に代えて、電力源３０９と同極性の第２の電力源（基準電源、基準電位端子、直流電源）３１９およびコンデンサＣ（０）を備える以外は、実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２と同様の構成を備えている。すなわち、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０３は、同極性の電源である第１の電力源３０９および第２の電力源３１９を備え、第１の電力源の電位ＶＨ１と第２の電力源の電位ＶＨ２との間の電圧のパルスを発生するものである。ここで、第１の電力源３０９の電位ＶＨ１の絶対値は、第２の電力源３１９の電位ＶＨ２の絶対値に比べて大きい。ここでも、初期電荷を与える回路は省略している。
【０４１２】
上記構成も、実施の形態１３と同様に、図３５に示す動作を行う。それゆえ、図３５（ａ）から図３５（ｂ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）から流出した電荷と、図３５（ｄ）から図３５（ｅ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）へ流入する電荷とをほぼ等しくすることで、図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルにおいてコンデンサＣ（Ｉ）は見かけ上エネルギー消費をしなくなる。
【０４１３】
パルス発生のエネルギー消費は、コンデンサＣ（Ｎ）からコンデンサＣ（Ｎ−１）への電荷移動分が第２の電力源３１９に向かって輸送され、第２の電力源３１９で消費される。
【０４１４】
なお、第１の電力源３０９の電位ＶＨ１の絶対値が第２の電力源３１９の電位ＶＨ２の絶対値に比べて小さくてもよい。この場合、前記構成とは逆に、パルス発生のエネルギー消費はコンデンサＣ（０）からコンデンサＣ（１）への電荷移動分が第１の電力源３０９に向かって輸送され、第１の電力源３０９で消費される。
【０４１５】
また、第１の電力源３０９に接続されているコンデンサＣ（Ｎ）、第２の電力源３１９に接続されているコンデンサＣ（０）は無くても動作する（通常は電力源に内蔵される）。
【０４１６】
この場合、第１の電力源３０９および第２の電力源３１９が正極性の電源であれば、例えば図３９に示す正極性のパルスを発生できる。また、第１の電力源３０９および第２の電力源３１９が正極性の電源であれば、例えば図３９に示す正極性のパルスの極性を反転させた負極性のパルスを発生できる。
【０４１７】
〔実施の形態１５〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図４０および図４１に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記各実施の形態のいずれかにて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０４１８】
図４０に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０４は、接地端子Ｃ（０）に代えて、電力源３０９と逆極性の第２の電力源（基準電源、基準電位端子）３１９およびコンデンサＣ（０）を備える以外は、実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２と同様の構成を備えている。すなわち、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０４は、相対する極性の電源である第１の電力源（電源または基準電源）３０９および第２の電力源（基準電源または電源）３２９を備え、第１の電力源の電位ＶＨ１と第２の電力源の電位ＶＨ２との間の電圧のパルスを発生するものである。この場合、第１の電力源３０９の電位が正（＋）極性、第２の電力源３２９の電位が負（−）極性である。ここでも、初期電荷を与える回路は省略している。
【０４１９】
本実施形態の容量性負荷駆動回路３０４も、実施の形態１３と同様に、図３５に示す動作を行う。それゆえ、図３５（ａ）から図３５（ｂ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）から流出した電荷と、図３５（ｄ）から図３５（ｅ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）へ流入する電荷とをほぼ等しくすることで、図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルにおいてコンデンサＣ（Ｉ）は見かけ上エネルギー消費をしなくなる。
【０４２０】
正方向パルス発生時にはパルス発生のエネルギー消費はコンデンサＣ（Ｎ）からコンデンサＣ（Ｎ−１）への電荷移動分が第２の電力源３２９に向かって輸送され、最も接地電位に近い正のコンデンサで消費される。逆に負方向パルス発生時にはパルス発生のエネルギー消費はコンデンサＣ（０）からコンデンサＣ（１）への電荷移動分が第１の電力源３０９に向かって輸送され、最も接地電位に近い負のコンデンサで消費される。特に第１の電力源３０９と第２の電力源３２９の絶対値が等しい場合、正側からのエネルギーの接地電位に最も近いコンデンサでの電力消費と負側からのエネルギーの接地電位に最も近いコンデンサでの電力消費が相殺されるため、電力消費のための外部回路は不必要になる。
【０４２１】
本実施形態の容量性負荷駆動回路３０４では、例えば図４１に示す正弦波に近いパルスを発生できる。
【０４２２】
〔実施の形態１６〕
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、図４２に示すように、正極性の電力源３０９Ｐ（電源電位ＶＨ１）を含む、正のパルスを発生する実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２と、負極性の第２の電力源３１９（電源電位ＶＨ２）および第１の電力源３０９Ｍ（電源電位ＶＨ３）を含む、負のパルスを発生する実施の形態１４の容量性負荷駆動回路３０３とを並列接続してなる。ここでも、初期電荷を与える回路は省略している。
【０４２３】
ここで、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ−１）-の初期電位をＶ（Ｉ−１）-、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ）-の初期電位をＶ（Ｉ）-、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ＋１）-の初期電位をＶ（Ｉ＋１）-とし、容量性負荷駆動回路３０２のコンデンサＣ（Ｉ−１）+の初期電位をＶ（Ｉ−１）+、容量性負荷駆動回路３０２のコンデンサＣ（Ｉ）+の初期電位をＶ（Ｉ）+、容量性負荷駆動回路３０２のコンデンサＣ（Ｉ＋１）+の初期電位をＶ（Ｉ＋１）+とすると、
ＶＨ３＜…＜Ｖ（Ｉ−１）-＜Ｖ（Ｉ）-＜Ｖ（Ｉ＋１）-…＜ＶＨ２＜０
０＜…＜Ｖ（Ｉ−１）+＜Ｖ（Ｉ）+＜Ｖ（Ｉ−１）+＜…＜ＶＨ１
である。
【０４２４】
この場合、例えば図４３に示すパルスを発生できる。
【０４２５】
〔実施の形態１７〕
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、図４４に示すように、正極性の第１の電力源３０９Ｐ（電源電位ＶＨ１）および第２の電力源３１９（電源電位ＶＨ２）を含む、正のパルスを発生する実施の形態１４の容量性負荷駆動回路３０３と、負極性の第１の電力源３０９Ｍ（電源電位ＶＨ３）を含む、負のパルスを発生する実施の形態１５の容量性負荷駆動回路３０４とを並列接続してなる。電力源３１９（電源電位ＶＨ２）は、容量性負荷駆動回路３０４における第２の電力源３２９としても使用される。ここでも、各コンデンサに初期電荷を与える回路は省略している。
【０４２６】
ここで、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ−１）-の初期電位をＶ（Ｉ−１）-、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ）-の初期電位をＶ（Ｉ）-、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ＋１）-の初期電位をＶ（Ｉ＋１）-とし、容量性負荷駆動回路３０４のコンデンサＣ（Ｉ−１）+の初期電位をＶ（Ｉ−１）+、容量性負荷駆動回路３０４のコンデンサＣ（Ｉ）+の初期電位をＶ（Ｉ）+、容量性負荷駆動回路３０４のコンデンサＣ（Ｉ＋１）+の初期電位をＶ（Ｉ＋１）+とすると、
ＶＨ３＜…＜Ｖ（Ｉ−１）−＜Ｖ（Ｉ）−＜Ｖ（Ｉ＋１）−…＜０
０＜ＶＨ２＜Ｖ（０）＋＜…＜Ｖ（Ｉ−１）＋＜Ｖ（Ｉ）＋＜Ｖ（Ｉ−１）＋＜…＜ＶＨ１
である。
【０４２７】
電力源３１９は、接地電位に一番近いところに設けられており、電力を吸い込むことによって電圧のドリフトを防止する機能を有する。電力源３１９の電源電位ＶＨ２は、コンデンサの初期電位の設定に応じて決定すればよい。この場合、例えば図４５に示すパルスを発生できる。
【０４２８】
〔実施の形態１８〕
本発明の容量性負荷駆動回路は、複数のエネルギー蓄積素子に蓄積した静電エネルギーを容量性負荷に供給することによって容量性負荷を充電した後、容量性負荷の放電によるエネルギーをエネルギー蓄積素子に回収することによってエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを容量性負荷への供給前とほぼ同し電位まで回生するようになっているが、この回生は限られた時間の間に行われるため、完全に元の電位に戻るわけではない。そのため、初期電位を付与した後、エネルギーを注入することなく繰り返し充放電を行った場合、図６８に示すように、各エネルギー蓄積素子の電圧のドリフト（最高電位と最低電位との中間値に近づく現象）が起こる。すなわち、最高電位と最低電位との中間値より低い初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、容量性負荷からのエネルギーの回収が不足し、電位が上昇していく。一方、最高電位と最低電位との中間値より高い初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、容量性負荷からのエネルギーの回収が過剰になり、電位が上昇していく。
【０４２９】
なお、図６８は、図３０の容量性負荷駆動回路３０１の段数を６段に変更した構成の、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（５）を備える容量性負荷駆動回路において、電源電圧を６等分に分割した初期電位をコンデンサＣ（１）〜Ｃ（５）に付与した後にエネルギーを注入することなく繰り返し容量性負荷３１１の充放電を行ったときのコンデンサＣ（１）〜Ｃ（５）の電圧変化を示す図である。
【０４３０】
そこで、実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２に対して、接地端子Ｃ（０）と、電力源３０９に接続されたコンデンサＣ（Ｎ）とを除くコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）に対応する電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）（直流電源）を有し、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）とコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）とを抵抗回路Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ−１）で接続し、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からエネルギーを注入することによって、上述した電圧のドリフトを防止するようにしている。
【０４３１】
図４７に示すように、実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２に対して、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）にそれぞれ接続された電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）およびそれに付随する抵抗Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ−１）を追加した構成でもよく、図４６に示すように、実施の形態２の容量性負荷駆動回路３０３に対して、それぞれコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）に接続された電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）およびそれに付随する抵抗Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ−１）を追加した構成でもよい。図４７に示す構成の場合、例えば図４８に示すパルスを発生できる。
【０４３２】
ここで、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）とコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）との間に設けられる抵抗Ｒ（１）…Ｒ（Ｎ−１）について、抵抗Ｒ（１）…Ｒ（Ｎ−１）とコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の容量成分と定まる時定数が、容量性負荷３１１に印加される駆動パルスの周期の５０倍以上あることが好ましい。
【０４３３】
すなわち、容量性負荷３１１に印加される駆動パルスの周期（図４８参照）を発生パルス周期Ｔｐ、コンデンサＣ（ｉ）（ｉ＝１、…、Ｉ−１、Ｉ、Ｉ＋１、…、Ｎ−１）の静電容量をＣ（ｉ）、電力源３３９（Ｉ）とコンデンサＣ（Ｉ）との間に設けられる抵抗Ｒ（ｉ）の抵抗値をＲ（ｉ）とすると、コンデンサＣ（ｉ）の時定数τ（ｉ）は、
τ（ｉ）＝Ｃ（ｉ）×Ｒ（ｉ）
となる。ここで、
Ｔｐ＊１０≦τ（ｉ）＝Ｃ（ｉ）×Ｒ（ｉ）
であることが好ましく、
Ｔｐ×５０≦τ（ｉ）＝Ｃ（ｉ）×Ｒ（ｉ）
であることがより好ましい。
【０４３４】
その理由を以下に説明する。
【０４３５】
電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給速度が速すぎると、本発明回路による回生が行われる前に電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）から電力供給が行われてしまい、系全体の電力回生効率の悪化を招く。
【０４３６】
容量性負荷３１１へのエネルギー注入と回生の時間間隔中の電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給を５％以内に抑えるために、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数は３１１へのエネルギー注入から回生までの時間間隔の２０倍以上あればよい。また、容量性負荷３１１へのエネルギー注入と回生の時間間隔中の電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給を１％以内に抑えるために、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数は容量性負荷３１１へのエネルギー注入から回生までの時間間隔の１００倍以上あればよい。
【０４３７】
一方、エネルギーの注入から回生までの時間間隔の最大は、発生パルス周期Ｔｐの１／２と考えられる。従って、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数τ（ｉ）は、発生パルス周期Ｔｐの１０倍以上あれば、容量性負荷３１１へのエネルギー注入と回生の時間間隔中の電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給を５％以内に抑えることができる。電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数τ（ｉ）は、発生パルス周期Ｔｐの５０倍以上あれば、３１１へのエネルギー注入と回生の時間間隔中の電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給を１％以内に抑えることができ、電力回生への影響はほぼ無視できる。
【０４３８】
τ（ｉ）／Ｔｐの上限についての明確な制限は存在しないが、τ（ｉ）／Ｔｐが大きすぎると電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの供給が行われないことになり、なんらかの理由でエネルギーの供給と回生の間にアンバランスが生じた場合、系の安定化が図れなくなる。つまり電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数τ（ｉ）はエネルギー回生率への影響が少ない範囲でできる限り小さい値が好ましい。
【０４３９】
この点について、さらに説明する。
【０４４０】
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、前述した通り、複数のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）を選択的に接続することにより容量性負荷３１１に印加する電圧を制御する容量性負荷駆動回路において、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の容量性負荷３１１への充放電による電圧のドリフトを防止するため、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）に対し電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からのエネルギー注入を行う容量性負荷駆動回路である。
【０４４１】
ここで、容量性負荷駆動回路から容量性負荷３１１に所定周期の駆動パルスが印加されるようになっており、また、駆動パルスの１周期の間に、容量性負荷３１１の接続先を切り替えてコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）から容量性負荷３１１に静電エネルギーを供給する充電ステップを複数回実行するようになっており、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）の静電容量成分をＣｓ（単位Ｆ）、容量性負荷３１１に印加される駆動パルスの周期をＴｐ（単位Ｓｅｃ）、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）（第１のエネルギー蓄積素子）に至るエネルギー注入経路の抵抗値をＲｓ、駆動パルスの１周期の間における充電ステップの実行回数（段数）をＮとしたとき、以下の関係
Ｎ＝２の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦６×Ｔｐ
Ｎ＝３の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦７×Ｔｐ
Ｎ＝４の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐ
Ｎ≧５の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦１０×Ｔｐ
を満たすことが好ましい。
【０４４２】
上記関係式を満たすことにより、次の効果が得られる。すなわち、上の関係を満たすとき本発明の特徴である容量性負荷３１１に対する充放電時の電力回収に影響を及ぼさずにコンデンサ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の電圧を保つことができる。逆にＲｓ・Ｃｓが上記下限値未満である場合、電力回生が十分に行われないうちに電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からエネルギーが注入され、電力回生効率が低下する。逆にＲｓ・Ｃｓが上記下限よりも大幅に大きい場合、コンデンサ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の電圧ドリフトが大きくなってしまうため、電力回生効率が低下する。Ｒｓ・Ｃｓの上限は容量性負荷３１１側でのエネルギー消費によって異なる。設計上Ｒｓ・Ｃｓは、上記関係が成り立つ可能な限り小さい値が好ましい。
【０４４３】
次に、本実施形態に係る容量性負荷駆動回路において、上記関係を満たすように設計した例を図４９に示す。この例は、図４６に示す容量性負荷駆動回路において、電圧ドリフト防止用の電力源３３９（１）〜Ｃ（Ｎ−１）に接続されたコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の段数（＝Ｎ−１）を３段（Ｎ＝４）としたものである。また、ここでは、スイッチング素子Ｓ（Ｎ）の等価ＯＮ抵抗をＲとして図示している。
【０４４４】
また、ここでは、容量性負荷３１１の静電容量（インクジェットプリンタのインク吐出素子（ＰＺＴ）の等価容量）Ｃｄを１ｎＦ、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）の静電容量Ｃ（１）〜Ｃ（３）を１０ｎＦ（Ｃｄの１０倍に設定）、スイッチング素子Ｓ（Ｎ）の等価Ｏｎ抵抗Ｒを１０Ω、電力源３０９の電源電圧ＶＨを１０Ｖ、電力源３３９（３）の電源電圧Ｖ（３）を７．５Ｖ、電力源３３９（２）の電源電圧Ｖ（２）を５．０Ｖ、電力源３３９（１）の電源電圧Ｖ（１）を２．５Ｖ、パルス発生周期Ｔｐを１ｍｓｅｃ
Ｒ（１）＝Ｒ（２）＝Ｒ（３）＝２ＭΩとする。そうすると、
容量性負荷３１１の充放電の時定数は、
Ｒ×Ｃｄ＝１０ｎＳｅｃ
と、パルス発生周期Ｔｐに比べて十分に短くなる。この場合、前記４段の場合の関係式Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐの右辺は、
８×Ｔｐ＝８ｍＳｅｃ
前記４段の場合の関係式Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐの左辺は、
Ｃｓ×Ｒｓ＝４００ｋΩ×１０ｎＦ＝４ｍＳｅｃ
である。したがって、前記４段の場合の関係式Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐは、
４ｍＳｅｃ≦８ｍＳｅｃ
となり、満たされる。したがって、この場合、容量性負荷３１１への電圧パルス印加によるエネルギー蓄積素子Ｃｓの電圧ドリフトが、電力源からのエネルギー注入により防止できる。一方、前記の関係式３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓについて考察した結果、この関係式を満たす、すなわち時定数がパルス周期の３倍以上にすることによって、指数的な電圧のドリフトを５％以内に抑えることが可能となる。よって、回路の安定性および回生効率を十分に高くする点で上記関係式を満たすことが必要である。
【０４４５】
〔実施の形態１９〕
マトリクス型表示装置は、表示素子アレイ（表示素子）３４０、列選択ドライブ回路３４１、行選択ドライブ回路３４２、および行選択ドライブ回路３４２に電力を供給するための電力源３４９を備える。表示素子アレー３４０は、行選択ドライブ回路（駆動回路）３４２と列選択ドライブ回路（駆動回路）３４１とより選択され、特定パルスが印加される。ここで言う表示素子アレイとは、液晶表示素子アレイ、放電ディスプレイ（プラズマディスプレイ）、ＥＬ素子アレイなどを示す。このとき、列選択ドライブ回路３４１に列パルスを供給するための列パルス発生回路として本発明の容量性負荷駆動回路を用いることで列パルスの発生と表示素子アレイからの電力の回収を行う。図５９では、前記実施の形態１８の容量性負荷駆動回路３０５を列パルス発生回路（電力回生回路を含む）として用いた場合を示しているが、容量性負荷駆動回路の構成は特に限定されるものではない。
【０４４６】
なお、行選択ドライブ回路３４２側にパルス発生装置が必要な場合、電力源３４９の代わりに本発明の容量性負荷駆動回路を用いてもよい。
【０４４７】
〔実施の形態２０〕
直流電源から供給された単一電圧から交流電圧を発生する直流−交流変換器に本発明にかかる容量性負荷駆動回路を使用した応用例を図６０に示す。
【０４４８】
直流−交流変換器は、図６０に示すように、本発明にかかる容量性負荷駆動回路６０１と、図示しない直流電源からの電圧と逆極性の電圧を発生する逆電圧発生回路６０２と、複数電圧を生成する電圧倍増回路（倍電圧発生回路）６０３と備えている。容量性負荷駆動回路６０１は、電力回収を行いつつ交流を発生する機能を有する。この直流−交流変換器は、通常の逆電圧発生回路６０２と電圧倍増回路倍６０３とを組み合わせたものである。
【０４４９】
図６０に示す直流−交流変換器の動作について、図６０に記載の符号に基づいて説明する。
【０４５０】
▲１▼常時、端子Ａには、電圧Ｖが印加されている。また、コンデンサＣ２には、Ｖの電圧が印加されている。
【０４５１】
▲２▼次に、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ９，Ｓ１０を接続し、コンデンサＣ１，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６を電圧Ｖまで充電する。
【０４５２】
▲３▼スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ９，Ｓ１０の接続を切り、次にスイッチング素子Ｓ２，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１２を接続し、コンデンサＣ３，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９を電圧Ｖまで充電する。
【０４５３】
▲４▼スイッチング素子Ｓ２，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１２の接続を切り、スイッチング素子Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ１９を接続する。これにより、コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９が全て直列接続になり、接地端子ＧＮＤを中心に３Ｖ，２Ｖ，Ｖ，−Ｖ，−２Ｖ，−３Ｖの電圧を発生することができる。
【０４５４】
▲５▼２Ｖ，３Ｖ，−２Ｖ，−３Ｖの電圧をＣ１０，Ｃ１２，Ｃ１１，Ｃ１３に蓄えるべく各電圧が発生された箇所にスイッチング素子Ｓ１５，Ｓ１３，Ｓ１８，Ｓ２０を接続し、各電圧を外部に取り出す。
【０４５５】
要するに、直流−交流変換器は、コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９を、電圧Ｖの端子Ａに対して並列に接続して電圧Ｖまで充電した後、直列に接続しなおすことで電圧を発生するようになっている。
【０４５６】
〔実施の形態２１〕
インクジェットプリンタにおいては、公知であるセラミック等の圧電材料を利用した剪断モード型の記録ヘッド（例えば特開昭６３−２４７０５１号公報）を使用できる。剪断モード型のインクジェットプリンタに用いられる記録ヘッドの構成及び機能について、以下に説明する。
【０４５７】
図６１は、記録ヘッドにおける一部分を、記録媒体側から見た状態で示した平面図である。一方、図６２は、記録ヘッドの縦断面図である。
【０４５８】
図６１に示すように、記録ヘッド１１００は、圧電材料２００と、天板３００と、複数のインク室４００とを備えている。
【０４５９】
圧電材料２００は櫛歯状に形成されており、各櫛歯の隙間にインク室４００…が嵌め込まれるように形成されている。
【０４６０】
インク室４００は、両側面に形成された駆動電極５００と、吐出ノズル６００とを備えている。このインクジェットプリンタでは、隣接するインク室４００の駆動電極５００同士の間に電界を発生させることにより吐出ノズル６００からインクを吐出する。詳細は後述する。
【０４６１】
天板３００は、複数のインク室４００を圧電材料２００中に嵌合させるためのものであり、導電性樹脂からなる接続電極を備えている。
【０４６２】
また、図６２に示すように、インクは、記録ヘッド１１００内のインクタンク７００内に蓄えられており、複数のインク室４００における吐出ノズル６００に接続された共通インクパス８００を介して、後述する手順により吐出ノズルから吐出される。
【０４６３】
次に、剪断モード型のインクジェットプリンタがインクを吐出する状態について説明する。なお、以下の説明では、隣り合う３つのインク室をそれぞれＡチャンネル・Ｂチャンネル・Ｃチャンネルとして区別する。また、以下の説明では、Ｂチャンネルのインク室からインクを吐出する場合について説明するが、Ａチャンネル・Ｃチャンネルのインク室からのインク吐出についても同様である。
【０４６４】
この記録ヘッド１１００は、Ａチャンネル・Ｂチャンネル・Ｃチャンネルのインク室の駆動電極５００（容量性負荷）を、前記実施の形態５・５Ａ・６・６Ａの容量性負荷駆動回路で駆動する構成となっている。
【０４６５】
図６３（ａ）に示すように、インクの吐出を行わない通常状態において、Ａチャンネル・Ｂチャンネル・Ｃチャンネルのインク室のうち、いずれのインク室の駆動電極にも電界が付与されていない。また、圧電材料は、駆動電極の表面と平行な方向即ち駆動電界に直交する方向に分極している。
【０４６６】
その後、図６４に示すように、Ｂチャンネルのインク室の駆動電極５００に対して吐出パルスを与える。一方、Ａチャンネル・Ｂチャンネルのインク室については、吐出パルスは与えない。
【０４６７】
そうすると、Ｂチャンネルのインク室の駆動電極５００から、ＡチャンネルおよびＣチャンネルのインク室の駆動電極５００に向かって電界が発生する。この電界の向きにしたがって、圧電材料は移動しようとする。その結果、図６３（ｂ）に示すように、Ｂチャネルのインク室の側壁が拡張する。
【０４６８】
その後、図６４に示すように、共通パルスを、ＡチャンネルおよびＣチャンネルのインク室の駆動電極５００について与える。そうすると、ＡチャンネルおよびＣチャンネルのインク室の駆動電極５００から、Ｂチャンネルのインク室の駆動電極５００に向かって電界が生じる。その結果、図６３（ｃ）に示すように、Ｂチャンネルのインク室の側壁が収縮し、Ｂチャンネルのインク室内の体積が減少する。これによって、Ｂチャンネルのインク室の吐出ノズルからインクが吐出する。
【０４６９】
なお、いずれのチャンネルからもインクを吐出しない場合は、ＡチャンネルおよびＣチャンネルのインク室の駆動電極５００に共通パルスを与えると同時に、Ｂチャンネルのインク室の駆動電極５００に、共通パルスと同じ電位の非吐出パルスを与える。これにより、Ａ〜Ｃチャンネルのインク室の駆動電極５００は同じ電位となるので、各駆動電極間５００に電界は発生しなくなる。したがって、いずれのチャンネルのインク室も、側壁が拡張したり収縮したりすることがないので、インク吐出は行われない。
【０４７０】
このように、記録ヘッド１１００は、順次に行われる吐出のＡ〜Ｃチャンネルの切替えを繰り返して吐出すること、即ち３相駆動することによりにより印字動作を成し遂げるものである。
【０４７１】
また、吐出パルスを与える時間ＡＬ、共通パルスを与える時間ＡＬ’は、以下の式▲１▼によって決定される。
【０４７２】
ＡＬ（ or ＡＬ’）＝インク室長さ／インク中における音速 …▲１▼
したがって、３つのチャンネルのインク室長さがすべて同じであれば、
ＡＬ’＝２ＡＬ
となる。なお、一般的なインクジェットプリンタであれば、ＡＬ＝２μｓ程度である。
【０４７３】
〔実施の形態２２〕
次に、インクを記録媒体へ吐出して印刷を行うインクジェットプリンタの回復動作時の吐出動作を改良し、実施の形態２１よりも高精度かつ高速度に印刷を行うことが可能なインクジェットプリンタの実施の一形態について説明する。
【０４７４】
図６５に示すように、インクジェットプリンタ１００１は、給紙部（給紙装置）１００２、分離部１００３、搬送部１００４、印刷部（印字部）１００５および排出部１００６から構成される。
【０４７５】
給紙部１００２とは、印刷を行う際にシートＰを供給するものであり、給紙トレイ１００７および図示されないピックアップローラよりなる。印刷を行わない際には、シートＰを保管する機能を果たす。
【０４７６】
分離部１００３は、給紙部１００２より供給されるシートＰを、印刷部１００５へ一枚ずつ供給するためのものであり、給紙ローラ１００８および分離装置１００９よりなる。分離装置１００９では、パッド部分（シートとの接触部分）とシートとの摩擦が、シート間の摩擦より大きくなるように設定されている。また、給紙ローラ１００８では、給紙ローラ１００８とシートとの摩擦が、パッドとシートとの摩擦や、シート間の摩擦よりも大きくなるように設定されている。そのため、２枚のシートが分離部１００３まで送られてきたとしても、給紙ローラ１００８によって、これらのシートを分離し、上側のシートのみを搬送部１００４に送ることができる。
【０４７７】
搬送部１００４は、分離部１００３より一枚ずつ供給されるシートＰを、印刷部１００５へと搬送するためのものであり、ガイド板１０１０およびローラ対１０１１（搬送機構）よりなる。ローラ対１０１１は、シートＰを記録ヘッド１１００とプラテン１０１３の間に送り込む際に、記録ヘッド１１００からのインクがシートＰの適切な位置に吹き付けられるように、シートＰの搬送を調整する部材である。
【０４７８】
印刷部１００５は、搬送部４のローラ対１０１１より供給されるシートＰへ印刷を行うためのものであり、記録ヘッド１１００（印字ヘッド）、記録ヘッド１１００を搭載したキャリッジ１０１４、キャリッジ１０１４を案内するための部材であるガイドシャフト１０１５（図６６参照）、および印刷時にシートＰの台となるプラテン１０１３より構成される。
【０４７９】
排出部１００６は、印刷が行われたシートＰをインクジェットプリンタ１００１の外へ排出するためのものであり、インク乾燥部（図示されない）、排出ローラ１０１６および排出トレイ１０１７よりなる。
【０４８０】
上記の構成において、インクジェットプリンタ１００１は、次のような動作によって印刷を行う。
【０４８１】
まず、図示しないコンピュータ等から、画像情報に基づく印刷要求が、インクジェットプリンタ１００１に対してなされる。印刷要求を受信したインクジェットプリンタ１００１は、給紙トレイ１００７上のシートＰを、ピックアップローラによって給紙部１００２より搬出する。
【０４８２】
次に、搬出されたシートＰは、給紙ローラ１００８によって分離部１００３を通過し、搬送部１００４へと送られる。搬送部１００４では、ローラ対１０１１によって、シートＰを記録ヘッド１０１２とプラテン１０１３の間へと送る。
【０４８３】
そして、印刷部１００５では、記録ヘッド１０１２の吐出ノズルよりプラテン１０１３上のシートＰへ、画像情報に対応してインクが吹き付けられる。この時、シートＰはプラテン１０１３上で一端停止されている。インクを吹き付けつつ、キャリッジ１０１４は、ガイドシャフト１０１５に案内されて、主走査方向Ｄ２に渡って一ライン分走査される。それが終了すると、シートＰは、プラテン１０１３上で副走査方向Ｄ１に一定の幅だけ移動させられる。印刷部１００５において、上記処理が画像情報に対応し継続して実施されることにより、シートＰ全面に印刷がなされる。
【０４８４】
印刷が行われたシートＰは、インク乾燥部を経て、排出ローラ１０１６によって排出トレイ１０１７に排出される。その後、シートＰは印刷物としてユーザに提供される。
【０４８５】
次に、本実施の形態のインクジェットプリンタ１００１の制御系について説明する。
【０４８６】
図６７に示すように、インクジェットプリンタ１００１の制御部１０１８は、インターフェース部１０１９と、メモリ１０２０と、画像処理部１０２１と、駆動系制御部１０２２とを備えている。
【０４８７】
インターフェース部１０１９は、外部機器と画像処理部１０２１および駆動系制御部１０２２との信号のやりとりを行う回路である。
【０４８８】
画像処理部１０２１は、インターフェース部１０１９からの画像情報に基づいて画像処理を行う。また、画像処理部１０２１は、記録ヘッド１１００の駆動を制御するヘッド駆動回路１０２３に接続されている。
【０４８９】
駆動系制御部１０２２は、キャリッジ１０１４の駆動、およびシートＰの搬送を制御する。具体的には、駆動系制御部１０２２は、キャリッジモータの駆動を制御するキャリッジ駆動回路１０２４、および用紙搬送モータの駆動を制御する用紙搬送駆動回路１０２５とに接続されている。
【０４９０】
以上の構成により、インクジェットプリンタは記録ヘッド１１００、キャリッジ１０１４、用紙搬送モータ等を駆動し、印刷作業を行う。
【０４９１】
次に、本実施の形態の特徴点である記録ヘッド１１００のインク吐出動作について説明する。
【０４９２】
記録ヘッド１１００は、図６１に示す圧電材料２００と、天板３００と、複数のインク室４００と、駆動電極５００とを備える、剪断モード型のインクジェットプリンタに用いられるものである。
【０４９３】
印字のための吐出動作においては、複数のインク室４００は、隣り合う３つのインク室をＡチャンネル、Ｂチャンネル、およびＣチャンネルに分け３相駆動を行う。この記録ヘッド１１００は、Ａチャンネル・Ｂチャンネル・Ｃチャンネルのインク室の駆動電極５００（容量性負荷）を、前記実施の形態５・５Ａ・６・６Ａの容量性負荷駆動回路で駆動する構成となっている。この駆動は、図６３および図６４を用いて詳細説明した３相駆動であり、ここでは説明を省略する。
【０４９４】
【発明の効果】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、電源から供給された静電エネルギーを分割して蓄積するための複数のエネルギー蓄積素子と、上記容量性負荷と上記複数のエネルギー蓄積素子との接続を切り替えるための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給されるように上記接続を切り替える一方、容量性負荷の放電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるように上記接続を切り替えるようになっている構成である。
【０４９５】
上記構成によれば、充電時には複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給され、逆に放電時には上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるので、回収できなかった分だけが系のエネルギー消費になり、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。また、エネルギー蓄積素子に蓄積された静電エネルギーをそのまま回収するので、簡素な回路構成で実現できる。したがって、上記構成は、簡素な回路構成を持ち、かつ、容量性負荷に蓄積されたエネルギーを効率良く回収・再利用することができ、消費電力を低減できるという効果を奏する。
【０４９６】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、基準電源からの基準電源電位あるいは接地電位が基準電位が付与された基準電位端子と、上記エネルギー蓄積素子および基準電位端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子とを含み、上記基準電位は、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位であり、上記切り替え手段は、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている。
【０４９７】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記エネルギー蓄積素子および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている。
【０４９８】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている。
【０４９９】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位が付与された複数の第１のエネルギー蓄積素子と、基準電位端子、複数の第１のエネルギー蓄積素子、および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを実行するようになっている。
【０５００】
上記各構成によれば、容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させて容量性負荷を放電させたときに、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを、容量性負荷へのエネルギー供給前とほぼ等しくなるように回生することができる。したがって、第１のエネルギー蓄積素子が見かけ上エネルギーを消費しなくなり、高い効率で電力回生を行うことができる。
【０５０１】
また、上記エネルギー蓄積素子は、コンデンサであることが好ましい。
【０５０２】
上記の構成によれば、二次電池などより内部抵抗が小さいコンデンサを用いたことで、高効率で静電エネルギーを回収して再利用することができる。また、充放電を多数回繰り返しても劣化が小さく寿命が長いコンデンサを用いたので、長期間使用することができる。さらに、周波数特性に優れたコンデンサを用いることで、１０μｓ程度のパルス駆動においても、効率良く静電エネルギーの回収を行うことができる。
【０５０３】
また、エネルギー蓄積素子の一部には、上記容量性負荷からエネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを、上記容量性負荷とは異なる外部の素子に供給するためのエネルギー出力経路が接続されていてもよい。
【０５０４】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを回収先の容量性負荷とは異なる外部の素子で利用できるので、エネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを効率良く再利用することができる。
【０５０５】
上記複数のエネルギー蓄積素子は、互いに異なる端子電圧を持ち、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値の小さい方から順に容量性負荷に接続する一方、容量性負荷の放電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値の大きい方から順に容量性負荷に接続するようになっていることが好ましい。
【０５０６】
上記の構成によれば、エネルギー蓄積素子からの接続を端子電圧の大きさの順に順次切り替えることにより、エネルギー蓄積素子および容量性負荷の突入電流を小さく抑えることができ、エネルギー損失を低減できる。その結果、消費電力をさらに低減できる。
【０５０７】
上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を端子電圧の絶対値の最も小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷を接地するようになっていてもよい。
【０５０８】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子の充電前にエネルギー蓄積素子に蓄積された電荷を０にすることができるので、エネルギー蓄積素子に安定した繰り返し動作をさせることができる。
【０５０９】
上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を端子電圧の絶対値の最も小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷の充電を開始するまでの間、容量性負荷と最も端子電圧の小さいエネルギー蓄積素子との接続を維持するようになっていてもよい。
【０５１０】
上記構成によれば、容量性負荷に蓄えたエネルギーを捨てることなく保持できるので、容量性負荷に蓄えた静電エネルギーをほぼ全部回収して再利用することができる。
【０５１１】
また、本発明の容量性負荷駆動回路では、電源から供給された電圧を互いに異なる複数の電圧に分圧し、これら電圧を各エネルギー蓄積素子に端子電圧として供給するための分圧手段がさらに設けられていてもよい。
【０５１２】
上記構成によれば、容量性負荷での損失やエネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後でエネルギー蓄積素子の電荷量が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、分圧手段によりエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に強制的に調節することができる。その結果、極めて安定した電圧を容量性負荷に供給することができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５１３】
また、上記構成によれば、容量性負荷の充電時に、複数のエネルギー蓄積素子から容量性負荷に順次、異なる電圧を供給して、容量性負荷の駆動電圧を順次昇圧する一方、容量性負荷の放電時に、複数のエネルギー蓄積素子から容量性負荷に順次、異なる電圧を供給して、容量性負荷の駆動電圧を順次降圧することができる。したがって、切り替え手段の切り替えタイミングを調整することにより種々の駆動電圧波形を得ることが可能である。
【０５１４】
上記分圧手段は、電源から供給された電圧をｎ等分（ｎは２以上）に分圧するものであることがより好ましい。これにより、エネルギー蓄積素子および容量性負荷の突入電流をより一層小さく抑えることができ、エネルギー損失をより一層低減できる。
【０５１５】
上記分圧手段は、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含んでいてもよい。上記構成によれば、簡素な構成で分圧手段を実現できる。
【０５１６】
上記複数の抵抗を含む分圧手段を備える構成においては、上記抵抗とエネルギー蓄積素子との間に介在し、上記抵抗に流れる電流を増幅すると共に、各エネルギー蓄積素子の端子電圧が所定の電圧に調整されるように入力電圧と異なる電圧を出力する緩衝増幅手段をさらに備えることが好ましい。
【０５１７】
上記構成によれば、上記抵抗によって分圧された電圧が所定の電圧からずれた場合、例えば、容量性負荷での静電エネルギー損失や静電エネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後にエネルギー蓄積素子の端子電圧が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、緩衝増幅手段によってエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に正確に調整することができる。また、上記構成によれば、上記抵抗に流れる電流を低減できるので、上記抵抗によって消費される消費電力を低減できる。
【０５１８】
上記分圧手段は、ツェナーダイオード等の定電圧素子を含んでいてもよい。
【０５１９】
上記構成によれば、容量性負荷での損失やエネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後でエネルギー蓄積素子の電荷量が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、定電圧素子によりエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に正確に調節することができる。その結果、極めて安定した電圧を容量性負荷に供給することができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５２０】
上記定電圧素子を含む分圧手段は、電源と接地線との間に直列接続された複数個の定電圧素子を含み、これら定電圧素子と電源または接地線との間に抵抗が挿入されていることが好ましい。
【０５２１】
上記構成によれば、定電圧素子の設定電圧の総和が電源電圧と一致しない場合においても、抵抗により電圧の不一致を吸収でき、任意の電圧で安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５２２】
上記定電圧素子を含む分圧手段は、電源と接地線との間に並列接続された第１の分圧器および第２の分圧器を備え、第１の分圧器および第２の分圧器はそれぞれ、定電圧素子を含み、第１の分圧器では、定電圧素子と電源との間にプルアップ抵抗が挿入されている一方、第２の分圧器では、定電圧素子と接地線との間にプルダウン抵抗が挿入されている構成であってもよい。
【０５２３】
上記構成によれば、定電圧素子の設定電圧の総和が電源電圧と一致しない場合においても、プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗により電圧の不一致を吸収でき、任意の電圧で安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５２４】
上記第１の分圧器および第２の分圧器を備える分圧手段では、第１の分圧器に含まれる定電圧素子の数と、第２の分圧器に含まれる定電圧素子の数との差が、１個以下であることが好ましい。
【０５２５】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子の端子電圧の安定性をさらに向上させることができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５２６】
上記定電圧素子を含む分圧手段を備える構成では、定電圧素子とエネルギー蓄積素子との間に、電流制限用抵抗が挿入されていることが好ましい。
【０５２７】
上記構成によれば、電流制限用抵抗により、急峻な容量性負荷からの電流の流出入を吸収すると共に、定電圧素子ヘ流入する電流を制限し、定電圧素子の負担を低減できる。
【０５２８】
また、全てのエネルギー蓄積素子の一端が、電源または接地線に接続されていることが好ましい。
【０５２９】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子を個々に分離し、干渉を防止することができるので、特定のエネルギー蓄積素子へ容量性負荷からの電流の流出入があった時に、そのエネルギー蓄積素子の電圧変化が他のエネルギー蓄積素子に影響を及ぼさない。それゆえ、エネルギー蓄積素子の端子電圧の安定性をさらに向上させることができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５３０】
また、本発明の容量性負荷駆動回路は、上記電源からエネルギー蓄積素子への静電エネルギーの供給を制御するスイッチング部をさらに備え、上記スイッチング部は、容量性負荷の充電前の所定期間のみ、上記電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給するようになっていることが好ましい。
【０５３１】
上記構成によれば、所定期間のみ電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給するので、常時電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給する場合と比べて、容量性負荷駆動回路での消費電力を低減でき、特に、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含む分圧手段を備える場合における、抵抗での消費電力を低減できる。
【０５３２】
また、本発明の容量性負荷駆動回路は、内部の接続状態を切り替えることにより一部の容量性負荷に対して選択的に充電または放電を行わせる選択手段をさらに備えていてもよい。
【０５３３】
上記構成によれば、選択手段が一部の容量性負荷に対して選択的に充電または放電を行わせるので、複数の容量性負荷を異なるタイミングで駆動することができる。
【０５３４】
また、上記選択手段をさらに備える構成においては、複数のエネルギー蓄積素子に分配された静電エネルギーを容量性負荷へ供給するためのエネルギー供給経路と、複数のエネルギー蓄積素子から静電エネルギーを回収するためのエネルギー回収経路とが独立して設けられ、上記選択手段は、エネルギー供給経路およびエネルギー回収経路のそれぞれに設けられていることが好ましい。
【０５３５】
上記構成によれば、エネルギー供給経路（充電経路）とエネルギー回収経路とを独立して設けたことにより、一部の容量性負荷に対する充電と、他の容量性負荷に対する放電とを同時に行うことが可能となる。これにより、多数の容量性負荷を異なるタイミングで駆動する場合に、単位時間当たりにおける容量性負荷の動作回数を増やすことができる。それゆえ、容量性負荷を高速で動作させることができる。
【０５３６】
また、上記エネルギー供給経路とエネルギー回収経路とを独立して設けた構成では、エネルギー供給経路およびエネルギー回収経路の電流を整流するための整流手段をさらに備えることが好ましい。
【０５３７】
上記構成によれば、切り替え手段のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延などにより、短絡電流が流れ、回路を破損することを防止できる。
【０５３８】
上記容量性負荷駆動回路は、インクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドに備えられた、インクを加圧するための圧電素子にも応用できる。
【０５３９】
上記の構成によれば、一般に、消費電力が大きく、誘電率が高く、キャパシタンスが大きく、負荷への充放電において高い繰り返し周波数で駆動されるインクジェットヘッドの圧電素子に対して、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となるので、特に大きな消費電力低減効果が得られる。
【０５４０】
本発明のインクジェットプリンタ（画像形成装置）は、以上のように、圧電素子によってインクを加圧することによりインクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドの圧電素子を駆動する駆動回路とを備えるインクジェットプリンタ（画像形成装置）であって、上記駆動回路が、前記のいずれかの構成の容量性負荷駆動回路である。
【０５４１】
上記構成によれば、複数のエネルギー蓄積素子から順次、圧電素子へ静電エネルギーが供給され、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、圧電素子から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。したがって、上記構成は、消費電力が低減されたインクジェットプリンタ（画像形成装置）を提供できるという効果を奏する。
【０５４２】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、静電エネルギーを複数のエネルギー蓄積素子に分割して蓄積する蓄積ステップと、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーを供給することにより容量性負荷を充電する充電ステップと、容量性負荷を放電させ、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーを回収する回収ステップとを含む方法である。
【０５４３】
上記方法によれば、複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給され、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となるという効果を奏する。
【０５４４】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第２のエネルギー蓄積素子と、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位が基準電位として付与された基準電位端子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位を付与すると共に、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含む方法である。
【０５４５】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、第１のエネルギー蓄積素子および第３のエネルギー蓄積素子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を付与すると共に、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含む方法である。
【０５４６】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、第１のエネルギー蓄積素子、第２のエネルギー蓄積素子、および第３のエネルギー蓄積素子を用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して０でない第１の初期電位を付与し、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１のエネルギー蓄積素子の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与し、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含む方法である。
【０５４７】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、複数の第１のエネルギー蓄積素子とを用意する配設ステップと、上記複数の第１のエネルギー蓄積素子に対して、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位を付与する初期電位付与ステップと、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを含む方法である。
【０５４８】
上記各方法によれば、エネルギー蓄積素子からの容量性負荷への充電時のエネルギーの流れと、容量性負荷からの放電時のエネルギー蓄積素子へのエネルギーの流れとを相殺でき、エネルギー損失を低減できる。その結果、消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１の容量性負荷駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図３】図２に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共にスイッチの動作状態を示すものであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図５】図４の容量性負荷駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図６】図５に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共にスイッチの動作状態を示すものであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図９】図８の容量性負荷駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図１０】図９に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共にスイッチの動作状態を示すものであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図１１】図８の容量性負荷駆動回路の変形例に用いるエミッタフォロアの構成を示す回路図である。
【図１２】図８の容量性負荷駆動回路の他の変形例に用いるエミッタフォロアの構成を示す回路図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１４】図１３の容量性負荷駆動回路によってコンデンサに印加される電圧の波形を示す波形図であり、（ａ）はＡ相の電圧の波形図、（ｂ）はＢ相の電圧の波形図、（ｃ）はＣ相の電圧の波形図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１６】図１５の容量性負荷駆動回路によってコンデンサに印加される電圧の波形を示す波形図であり、（ａ）はＡ相の電圧の波形図、（ｂ）はＢ相の電圧の波形図、（ｃ）はＣ相の電圧の波形図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１８】（ａ）（ｂ）共に、図１７の容量性負荷駆動回路に設けられている分圧器の動作を説明するための回路図である。
【図１９】図１７の容量性負荷駆動回路の変形例を示す回路図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２１】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２２】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２３】本発明の実施の一形態に係るインクジェットプリンタ（画像形成装置）の要部を示す斜視図である。
【図２４】図３のインクジェットプリンタ（画像形成装置）が備えるインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
【図２５】従来の容量性負荷駆動回路の一例を示す図であり、（ａ）は容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図、（ｂ）（ｃ）は容量性負荷駆動回路が備える２つのトランジスタの動作を制御する制御電圧の波形図、（ｄ）は駆動されるコンデンサの端子電圧の波形図、（ｅ）は容量性負荷駆動回路の抵抗に流れる電流の波形図である。
【図２６】従来の容量性負荷駆動回路の一例を示す回路図である。
【図２７】（ａ）〜（ｅ）は図２６に示す従来の容量性負荷駆動回路の動作を説明するための回路図である。
【図２８】従来の容量性負荷駆動回路の他の一例を示す回路図である。
【図２９】図２８に示す従来の容量性負荷駆動回路の動作を説明するための波形図であり、容量性負荷の端子電圧およびスイッチの状態を示している。
【図３０】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図３１】（ａ）〜（ｅ）は、図３０に示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための回路図である。
【図３２】（ａ）〜（ｄ）は、図３０に示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための回路図である。
【図３３】図３０に示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための波形図である。
【図３４】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図３５】（ａ）〜（ｆ）は、図３４に示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための回路図である。
【図３６】図３４に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図３７】図３４に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの他の一例の波形を示す波形図である。
【図３８】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図３９】図３８に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４０】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４１】図４０に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４２】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４３】図４２に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４４】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４５】図４４に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４６】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４７】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４８】図４７に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４９】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図５０】本発明の原理を説明するための回路図の１つである。
【図５１】本発明の原理を説明するための図の１つであり、（ａ）は電圧変化を示すグラフ、（ｂ）は電流変化を示すグラフである。
【図５２】本発明の原理を説明するための他の回路図である。
【図５３】本発明の原理を説明するための他の回路図である。
【図５４】本発明にかかる容量性負荷駆動回路における１つのコンデンサから容量性負荷へのエネルギー供給を模式的に表した図である。
【図５５】コンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフである。
【図５６】（ａ）は１つのコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、（ｂ）は本発明にかかる容量性負荷駆動回路における複数のコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、いずれも、コンデンサからのスイッチング時間（Ｔｓ）が時定数（Ｒ・Ｃｄ）より短い場合を示す。
【図５７】（ａ）は１つのコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、（ｂ）は本発明にかかる容量性負荷駆動回路における複数のコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、いずれも、スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数と等しい場合を示す。
【図５８】（ａ）は１つのコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、（ｂ）は本発明にかかる容量性負荷駆動回路における複数のコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、いずれも、、スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数より長い場合を示す。
【図５９】本発明の実施の一形態にかかる容量性負荷駆動回路を用いた表示装置を示す図である。
【図６０】本発明の実施の一形態にかかる容量性負荷駆動回路を用いた直流−交流変換器を示す図である。
【図６１】記録ヘッドにおける一部分を記録媒体側から見た状態で示した平面図である。
【図６２】記録ヘッドの縦断面図である。
【図６３】（ａ）〜（ｃ）は、図６２の記録ヘッドの動作を説明するための断面図である。
【図６４】図６２の記録ヘッドの動作を説明するためのパルス波形図である。
【図６５】本発明の他の実施の形態にかかる容量性負荷駆動回路を用いたインクジェットプリンタ（画像形成装置）を示す断面図である。
【図６６】本発明の他の実施の形態にかかる容量性負荷駆動回路を用いたインクジェットプリンタ（画像形成装置）を示す斜視図である。
【図６７】図６５のインクジェットプリンタ（画像形成装置）の制御系を示すブロック図である。
【図６８】本発明の実施の一形態にかかる容量性負荷駆動回路において繰り返し容量性負荷の充放電を行ったときのエネルギー蓄積素子の電圧変化を示す図である。
【図６９】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７０】図６９の容量性負荷駆動回路の動作例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７１】図６９の容量性負荷駆動回路の他の動作例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はスイッチ（切り替え手段）の制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７２】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７３】図７２の容量性負荷駆動回路の動作例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７４】図７２の容量性負荷駆動回路の他の動作例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチ（切り替え手段）の動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はスイッチの制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７５】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７６】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７７】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７８】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７９】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図８０】（ａ）（ｂ）共に、図７９の容量性負荷駆動回路に設けられている分圧器の動作を説明するための回路図である。
【図８１】本発明の実施の一形態に係る容量性負荷駆動方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 容量性負荷駆動回路
２ａ〜２ｉ コンデンサ（エネルギー蓄積素子）
３ 蓄電器
４ 抵抗
５ 分圧器（分圧手段）
６ トランジスタ（スイッチング部）
７ スイッチ（切り替え手段）
９ 電源端子
１１ コンデンサ（容量性負荷）
１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃ コンデンサ（容量性負荷）
１５ エネルギー出力経路
１６ トランジスタ（スイッチング部）
１６Ａ スイッチ（スイッチング部）
１７ スイッチ（切り替え手段）
２０ 容量性負荷駆動回路
２１ 圧電素子（容量性負荷）
２３ インクジェットヘッド
３０ 容量性負荷駆動回路
３１，３１Ａ バッファ回路（緩衝増幅手段）
３２ エミッタフォロア
３３ エミッタフォロア
３４ エミッタフォロア
３５ プッシュプル
３７ａ・３８ａ・３９ａ 充電経路（エネルギー供給経路）
３７ｂ・３８ｂ・３９ｂ 放電経路（エネルギー回収経路）
４０ 容量性負荷駆動回路
５０ スイッチング回路（切り替え手段）
６０ スイッチング回路（切り替え手段）
６２ 選択回路（選択手段）
６４ 選択回路（選択手段）
６５ 整流ダイオード（整流手段）
６６ 整流ダイオード（整流手段）
６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃ トランジスタ
６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃ トランジスタ
７０ 容量性負荷駆動回路
７１ 整流ダイオード（整流手段）
７２ 整流ダイオード（整流手段）
８１ 容量性負荷駆動回路
８２Ａ〜８２Ｅ コンデンサ（エネルギー蓄積素子）
８３ 蓄電器
８４Ａ〜８４Ｅ ツェナーダイオード（定電圧手段、定電圧素子）
８５ 分圧器（分圧手段）
８７ スイッチング回路（切り替え手段）
９１〜９６ スイッチ
９７ 電源線
９８ 接地線
１００ 容量性負荷駆動回路
１０１Ａ〜１０１Ｅ コンデンサ
１０２ 緩衝回路
１０３・１０４・１０５・１０６ 電流制限用抵抗
１０７ 変動調整部
１０８ プルアップ抵抗（抵抗）
１１０ 容量性負荷駆動回路
１１１ プルアップ抵抗
１１２ プルダウン抵抗
１１３ 分圧器
１１３Ａ 第１の分圧器
１１３Ｂ 第２の分圧器
１２０ 容量性負荷駆動回路
１２１〜１２４ コンデンサ（エネルギー蓄積素子）
１３０ 容量性負荷駆動回路
２１０ インクジェットプリンタ（画像形成装置）
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，６０１ 容量性負荷駆動回路
３０９，３１９，３２９，３３９ 電力源（電源、直流電源）
３１１ 容量性負荷
Ｃ（０） 接地端子（基準電位端子）
Ｃ（１）〜Ｃ（３），Ｃ（０）〜Ｃ（Ｎ） コンデンサ（エネルギー蓄積素子）
Ｓ（０）〜Ｓ（４），Ｓ（０）〜Ｓ（Ｎ） スイッチング素子（切り替え手段）
Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ−１） 抵抗回路
ＳＷ１〜ＳＷ９，ＳＷ１２〜ＳＷ１６ スイッチ（スイッチング部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量性負荷を駆動するための容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法、並びにそれを用いた装置に関するものである。より詳細には、本発明は、容量性負荷である圧電素子または静電駆動電極などをインクの吐出に用いる画像形成装置、プラズマディスプレイの放電電極、または液晶ディスプレイの駆動回路等に備えられる、容量性負荷を駆動するための容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法、並びに、それを用いた画像形成装置、表示装置、電圧パルス発生装置、直流（ＤＣ）−交流（ＡＣ）変換器（コンバータ）等の装置に関するものであり、特に、消費電力を低減することが可能な容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法、並びに、それを用いた画像形成装置、表示装置、電圧パルス発生装置、直流−交流変換器等の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電素子をインク吐出に用いるインクジェットプリンタ（例えば特許文献１や特許文献２参照）や、静電方式のインクジェットプリンタ、熱式のインクジェットプリンタ（例えば特許文献３参照）等のインクジェットプリンタが知られている。
【０００３】
圧電素子をインク吐出に用いるインクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッドのノズル開口につながった圧力発生室に圧電素子が備えられている。容量性負荷である圧電素子に電圧を印加して駆動信号とし、圧電素子に充電と放電とを繰り返させることによって、インクをノズル開口より吐出させている。ここでは、このような容量性負荷を駆動する容量性負荷駆動回路について考える。
【０００４】
上記のような従来の容量性負荷駆動回路の一例であるプッシュプル方式を、図２５に示す。容量性負荷駆動回路は、図２５（ａ）の回路図に示すように、容量性負荷であるコンデンサＣＬに接続されている。容量性負荷駆動回路に印加される主電圧Ｖに対して、コンデンサＣＬは、コンデンサＣＬにエネルギーを供給するための充電経路に備えられたトランジスタＶupdおよび、コンデンサＣＬ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Ｖdwndで制御されることにより駆動される。
【０００５】
トランジスタＶupdおよびＶdwndの動作を制御する制御信号の波形を示したものが、図２５（ｂ）および（ｃ）の波形図である。２つのトランジスタＶupdおよびＶdwndが図２５（ｂ）および（ｃ）の制御信号により動作すると、コンデンサＣＬの端子電圧Ｖ０は図２５（ｄ）で示されるように時間変化し、抵抗Ｒに流れる電流Ｉｃは図２５（ｅ）で示されるように時間変化する。
【０００６】
したがって、図２５（ａ）に示すようなプッシュプル方式では、トランジスタＶupdをＯＮにして充電経路を介して容量性負荷に充電電流を流した後、トランジスタＶdwndをＯＮにして放電経路を介して電荷を全部グラウンドに放電していた。
【０００７】
従来の容量性負荷駆動回路では、コンデンサＣＬ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、コンデンサＣＬ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、消費電力が大きいという問題があった。例えば、Ｖupdの周波数ｆを１２６ｋＨｚ、コンデンサＣＬのキャパシタンスＣＬを０．１μＦ、主電圧Ｖを２０Ｖとすると、平均電源電流は、
ｆ×ＣＬ×Ｖ＝０．２５２０Ａ
であり、消費電力は５．０４Ｗである。
【０００８】
このため、容量性負荷から放電される電荷を回収し、容量性負荷の充電に再利用することで、消費電力の低減を図る容量性負荷駆動回路が提案されている。例えば、特許文献４には、印刷動作中、圧電素子（圧電振動素子）から放電される放電電流を用いて磁気回路による相互誘導作用で二次電源（二次電池、あるいは大容量キャパシタ）を充電し、二次電源に蓄えた電荷を再度、圧電素子の充電に用いる記録ヘッド駆動回路が開示されている。
【０００９】
また、プラズマディスプレイパネルの放電セルの駆動を行う駆動回路において、ＬＣ共振による電力回収を行う技術が知られている（特許文献５参照）。このような放電セルからＬＣ共振による電力回収を行う駆動回路の一例を図２８に基づいて説明する。なお、図２８において、Ｃｄは容量性負荷であるプラズマディスプレイパネルの容量成分（容量性負荷）、Ｃｓｓはコンデンサ、Ｓ１〜Ｓ４はスイッチ、Ｌはインダクタ、Ｄ１・Ｄ２は整流ダイオード、２Ｖ０は電源電圧２Ｖ０を供給する電源端子をそれぞれ示す。
【００１０】
まず、初期状態で、コンデンサＣｓｓに初期電位Ｖ０を与えておく。この初期状態でのＣｄの電位は０であるものとする。また、コンデンサＣｓｓのキャパシタンスＣｓｓは、容量性負荷ＣｄのキャパシタンスＣｄに比べて十分大きいものとする。
【００１１】
次に、上記構成における容量性負荷Ｃｄの充放電動作を、容量性負荷Ｃｄの端子電圧Ｖの変化とスイッチＳ１〜Ｓ４の状態を示す図２９を参照しながら説明する。なお、スイッチＳ１〜Ｓ４は、図２９に「Ｏｎ」と示す期間以外はＯＦＦ状態である。
【００１２】
まず、充電時には、スイッチＳ１〜Ｓ４のうちスイッチＳ１のみをＯＮにする。すると、コンデンサＣｓｓからインダクタＬを通して容量性負荷Ｃｄに電流が流れ、容量性負荷Ｃｄが充電される（図２９の▲１▼）。ＬＣ共振により容量性負荷Ｃｄは端子電圧ＶがＶ０以上になるまで充電される（図２９の▲２▼）。電流が反転しようとすると、整流ダイオードＤ１により阻止され、容量性負荷Ｃｄの端子電圧Ｖはクランプされる（図２９の▲３▼）。その後、スイッチＳ１をＯＦＦにし、次いでスイッチＳ３をＯＮにする。すると、容量性負荷Ｃｄは端子電圧Ｖが２Ｖ０まで充電される（図２９の▲４▼）。
【００１３】
放電時には、スイッチＳ３をＯＦＦにし、次いでスイッチＳ２をＯＮにする。これにより、容量性負荷ＣｄからインダクタＬを通してコンデンサＣｓｓに電流が流れ、容量性負荷Ｃｄが放電される一方、コンデンサＣｓｓが充電される（図２９の▲５▼）。ＬＣ共振により容量性負荷Ｃｄは端子電圧ＶがＶ０以上になるまで充電される（図２９の▲６▼）。電流が反転しようとすると、整流ダイオードＤ２により阻止され、容量性負荷Ｃｄの端子電圧Ｖはクランプされる（図２９の▲７▼）。その後、スイッチＳ２をＯＦＦにし、次いでスイッチＳ４をＯＮにする。すると、容量性負荷Ｃｄは端子電圧Ｖが０になるまで放電される（図２９の▲８▼）。以上のようにして、上記構成では、ＬＣ共振を用いて容量性負荷ＣｄからコンデンサＣｓｓへ電力を回収することができる。
【００１４】
また、上述したようなＬＣ共振による電力回収を行う回路において、複数のインダクタＬを切り替えて使用する先行例もある（特許文献６参照）。
【００１５】
また、特許文献７・８には、エネルギ回収の為にインダクタを挿入した物が記載されている。
【００１６】
また、容量性負荷からの放電時に電荷をコンデンサに蓄えておき、蓄えきれない電荷のみグランドに放電し、充電の際にはコンデンサに蓄えた電荷を再度、圧電素子の充電に用い、充電しきれなかった電荷のみ電源から供給する方式が知られている。例えば、特許文献９には、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子等の容量性負荷の駆動回路において、コンデンサを設け、容量性負荷を放電させる際に充電電荷の一部をコンデンサに移した後、残りの充電電荷を放電し、コンデンサに移された電荷を容量性負荷に返した後に充電を開始させることにより、容量性負荷に充電された電荷の一部を再利用する技術が開示されている。特許文献９には、静電エネルギーの回収・再利用の一手法として、図２６に示すように、１個のコンデンサ２６３で容量性負荷（ＥＬ素子）２６１から静電エネルギーを回収し、再利用することが開示されている。
【００１７】
次に、特許文献９に開示されている容量性負荷の駆動回路の具体的な動作について図２７に基づいて説明する。なお、図２６および図２７では、動作原理が理解しやすいように、特許文献９に記載されている駆動電圧発生回路を電源電圧ＶＨの電源端子ＶＨで、特許文献９に記載されている駆動電圧発生回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を、スイッチ２６２で模式的に示している。
【００１８】
まず、初期状態として図２６（ａ）に示すように、容量性負荷２６１および回生用のコンデンサ２６３を、ＯＮ状態のスイッチ２６４・２６５を介して接地しておく。このとき、スイッチ２６２をＯＦＦ状態とし、電源端子ＶＨ（図示しない駆動電圧発生回路）から容量性負荷２６１への駆動電圧の供給を停止していることとする。
【００１９】
次に、図２７（ｂ）に示すように、スイッチ２６４・２６５をＯＦＦ状態にしてスイッチ２６２をＯＮ状態にする。これにより、電源端子ＶＨからＯＮ状態のスイッチ２６２を介して容量性負荷２６１へ電源電圧ＶＨが出力され、容量性負荷２６１は、電源端子ＶＨからの電源電圧ＶＨにより充電される。これにより、容量性負荷２６１の端子電位が、電源電圧ＶＨと等しくなるまで上昇する。
【００２０】
次に、図２７（ｃ）に示すように、スイッチ２６２をＯＦＦ状態にすると共にスイッチ２６５をＯＮ状態にする。これにより、電源端子ＶＨから容量性負荷２６１への駆動電圧の供給が停止され、容量性負荷２６１の一端がコンデンサ２６３に接続される。この結果、容量性負荷２６１に充電された電荷の一部がコンデンサ２６３へ移動していき、容量性負荷２６１が放電されると共に、容量性負荷２６１に蓄積された静電エネルギーの一部が容量性負荷２６１からコンデンサ２６３に回収される。
【００２１】
次に、図２７（ｄ）に示すように、スイッチ２６５をＯＦＦ状態にしてスイッチ２６４をＯＮ状態にする。これにより、容量性負荷２６１の残りの電荷が、スイッチ２６３を介してグランド（図示しない電源端子）に放電される。すなわち、容量性負荷２６１に残ったエネルギーは、スイッチ２６３を通じて消費される。したがって、このステップにより、容量性負荷２６１の電圧は、接地電位になる。
【００２２】
さらにコンデンサ２６３に回収した静電エネルギーを初期電荷”０”の容量性負荷２６１に再利用するために、図２７（ｅ）に示すように、スイッチ２６４をＯＦＦ状態にして、スイッチ２６５をＯＮ状態にする。これにより、コンデンサ２６３の充電電荷が容量性負荷２６１に移動し、コンデンサ２６３から容量性負荷２６１へ電力が回生されることとなる。
【００２３】
その後、図２７（ｂ）〜図２７（ｅ）までの動作を繰り返すことにより容量性負荷２６１が駆動される。以上のようにして、容量性負荷２６１から放出（放電）された電荷の一部をコンデンサ２６３に回収して容量性負荷２６１に戻すことで、容量性負荷２６１に電力が回生される。
【００２４】
なお、液晶表示パネルに蓄えられた電荷を回収、再利用することによって消費電力を低減する技術も知られている（特許文献１０〜１２参照）。
【００２５】
また、特許文献１３には、モータ制御回路が開示されている。
【００２６】
【特許文献１】
特開昭６３−２４７０５１号公報（公開日：昭和63年(1988)10月13日）
【００２７】
【特許文献２】
特開２００１−１００４３号公報（公開日：平成13年(2001)１月16日）
【００２８】
【特許文献３】
特開２０００−２３８２４５号公報（公開日：平成12年(2000)９月５日）
【００２９】
【特許文献４】
特開平１１−３１４３６４号公報（公開日：平成11年(1999)11月16日）
【００３０】
【特許文献５】
米国特許第４８６６３４９号（公開日：1989年9月12日）
【００３１】
【特許文献６】
特開平２−８７１８９号公報（公開日：平成２年(1990)3月28日）
（特許第２７７１５２３号）
【００３２】
【特許文献７】
特開平１１−１７０５２９号公報（公開日：平成11年(1999)６月29日）
【００３３】
【特許文献８】
特開２０００−２１８７８２号公報（公開日：平成12年(2000)８月２日）
【００３４】
【特許文献９】
特開平９−３２２５６０号公報（公開日：平成9年(1997)12月12日）
（特許第３１２０２１０号）
【００３５】
【特許文献１０】
特開平１１−３２６８６３号公報（公開日：平成11年(1999)11月26日）
【００３６】
【特許文献１１】
特開平１１−３５２４５９号公報（公開日：平成11年(1999)12月24日）
【００３７】
【特許文献１２】
特開平２００１−２２３２９号公報（公開日：平成13年(2001)1月26日）
【００３８】
【特許文献１３】
特開平１１−２０６１９１号公報（公開日：平成11年(1999)7月２６日）
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献４に記載されている磁気回路による相互誘導作用を用いた電力回生回路では、相互誘導作用の変換効率、並びに充電回路の効率により、容量性負荷に蓄積された静電エネルギーを効率良く回収・再利用することができない。
【００４０】
特許文献４の記録ヘッド駆動回路では、圧電素子の放電電流からインダクタンス間の相互誘導により誘導起電力を発生させ、発生した誘導起電力により二次電池または大容量コンデンサを充電している。この構成では、静電エネルギーの回収・再利用を繰り返し行うことができるが、インダクタンスが必要であるため、構成が複雑になると共に、インダクタンスの直流抵抗成分による静電エネルギーの損失、並びにインダクタンス間の相互誘導効率による損失が生じ、電荷の回収効率が低下するという問題がある。さらに誘導起電力により二次電池または大容量コンデンサを充電するための充電回路による損失が加わり、系全体の回収効率は５０％を超えない。
【００４１】
特許文献５・６の構成は、以下の問題点を有している。
【００４２】
まず、特許文献５の構成は、駆動対象となる容量性負荷の静電容量値が固定あるいは変動の少ない用途にしか適用できない。すなわち、例えばインクジェットヘッドにおける多数の圧電素子を駆動する場合、インクの吐出を行わせる圧電素子の数によって、容量性負荷の静電容量値が大きく変化する。また、プラズマディスプレイにおいても、１つの駆動回路で多数の発光素子を駆動する場合、発光させる発光素子の数によって容量性負荷の静電容量値が大きく変化する。特許文献５の構成では、容量性負荷の静電容量が変化すると、ＬＣ共振周波数が変化し、回路の動作特性が変化する。特に容量性負荷の静電容量値が大きくなった場合、波形の立ち上がりが遅くなり、スイッチＳ１がＯＮになっている期間内に容量性負荷の端子電圧が所定の電圧まで立ち上がらなくなる可能性があり、回生率の低下をもたらす可能性がある。そのため、特許文献５の構成は、静電容量値が大きく変化する容量性負荷、例えば圧電素子を用いたインクジェットヘッドの容量成分の駆動には適用することは難しい。特許文献５の回路をインクジェットヘッドの個々の圧電素子毎に設けることも考えられるが、そうした場合、多数のインダクタＬを設けることになり、回路規模が非常に大きくなってしまう。
【００４３】
容量性負荷の静電容量の変化に合わせてインダクタＬのインダクタンスＬを連続的に変化させれば、上記の問題は解決できるが、インダクタＬのインダクタンスＬを連続的に変化させることは困難である。
【００４４】
また、複数のインダクタＬを切り替えて使用する特許文献６の構成は、上記の問題をある程度まで解決できるものの、インダクタＬを複数設ける分、回路の規模が大きくなる。そのため、この構成は、限られた用途にしか使用できない。
【００４５】
また、インダクタＬ（コイル）を用いた構成に共通する問題として、回路規模が大きくなる、磁束の漏洩があるために回路の配置が難しい、コストが高くつつくといった問題もある。
【００４６】
また、特許文献７・８には、静電エネルギーを回収・再利用する技術は記載されていない。
【００４７】
特許文献９の容量性負荷駆動回路は、コンデンサへの電荷の回収効率が低く、容量性負荷の電力回生率（初期電力に対する回生電力の割合）が低いという問題点を有している。
【００４８】
すなわち、まず、図２７（ｂ）のステップでは、容量性負荷２６１の端子電位Ｖ（Ｃｄ）は、
Ｖ（Ｃｄ）＝ＶＨ
となる。
【００４９】
図２７（ｃ）のステップで容量性負荷２６１のエネルギーの一部がコンデンサ２６３により回収されたとき、容量性負荷２６１の端子電位Ｖ（Ｃｄ）およびコンデンサ２６３の端子電位Ｖ（Ｃｓ）は、容量性負荷２６１の静電容量をＣｄ、コンデンサ２６３の静電容量をＣｓとすれば、
Ｖ（Ｃｄ）＝Ｖ（Ｃｓ）＝｛Ｃｄ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）｝ＶＨ
となる。例えば、容量性負荷２６１の静電容量とコンデンサ２６３の静電容量とが等しい場合には、コンデンサ２６３に電圧ＶＨ／２が供給される。
【００５０】
図２７（ｅ）のステップにより容量性負荷２６１に供給される電圧Ｖ（Ｃｄ）は、
Ｖ（Ｃｄ）＝[Ｃｄ・Ｃｓ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）2 ]ＶＨ
となる。例えば、容量性負荷２６１の静電容量とコンデンサ２６３の静電容量とが等しい場合には、電圧ＶＨ／４が容量性負荷２６１に供給できる。この電力回生後の容量性負荷２６１の端子電位Ｖ（Ｃｄ）が最も大きいときに最大の電力回生率が得られる。このときの初期電圧ＶＨからの電圧の回生率をＲｅとすると、
Ｒｅ＝Ｃｄ・Ｃｓ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）2
となる。これを容量性負荷２６１とコンデンサ２６３との静電容量比Ｘ＝Ｃｄ／Ｃｓで表すと、
Ｒｅ＝Ｘ／（１＋Ｘ）2
となる。したがって、電力回生率は、Ｘ＝１の場合、すなわち容量性負荷２６１の静電容量とコンデンサ２６３の静電容量とが等しい場合に最大となり、
Ｒｅ＝１／（１＋１）2＝１／４
となる。そのため、特許文献７の構成では、理論上の最大回生率は２５％である。すなわち、特許文献７の構成では、原理上、再利用効率は最大でも２５％である。また、繰り返し充放電を行うと、残留電荷により再利用効率は２５％よりずっと低くなる。
【００５１】
なお、特許文献８〜１０の構成においても、液晶表示パネルに蓄えられた電荷を効率的に回収、再利用することはできない。また、特許文献１３には、静電エネルギーを回収・再利用する技術は記載されていない。
【００５２】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、簡素な回路構成を持ち、かつ、容量性負荷に蓄積されたエネルギーを効率良く回収・再利用することができる容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法、並びに、消費電力が低減された画像形成装置等の装置を提供することにある。
【００５３】
【課題を解決するための手段】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から供給された静電エネルギーを分割して蓄積するための複数のエネルギー蓄積素子と、上記容量性負荷と上記複数のエネルギー蓄積素子との接続を切り替えるための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給されるように上記接続を切り替える一方、容量性負荷の放電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるように上記接続を切り替えるようになっていることを特徴としている。
【００５４】
上記構成によれば、複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給され、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。また、エネルギー蓄積素子に蓄積された静電エネルギーをそのまま回収するので、簡素な回路構成で実現できる。上記構成によれば、容量性負荷への充電・放電サイクルにおけるエネルギー消費を軽減することができ、静電エネルギー蓄積素子の個数に応じた電力回収効率を簡単な回路で得ることができる。
【００５５】
また、上記構成では、スイッチング時間を変えることで波形の整形が可能であり、容量性負荷の静電容量の変動が起こっても、波形全体としての立ち上がり速度（スルーレート）に影響せず、安定した動作が可能である。
【００５６】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、基準電源からの基準電源電位あるいは接地電位が基準電位が付与された基準電位端子と、上記エネルギー蓄積素子および基準電位端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子とを含み、上記基準電位は、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位であり、上記切り替え手段は、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっていることを特徴としている。また、容量性負荷駆動回路は、上記基準電位端子が接地電位を有する接地端子であり、上記切り替え手段が、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、直接または間接的に（何らかの回路を介して）電源に接続されている構成とすることができる。
【００５７】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記エネルギー蓄積素子および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっていることを特徴としている。
【００５８】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっていることを特徴としている。上記容量性負荷駆動回路は、接地電位を有する接地端子をさらに備え、上記切り替え手段は、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、直接または間接的に電源に接続されている構成とすることができる。また、上記容量性負荷駆動回路は、上記切り替え手段が、複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子が、直接または間接的に電源に接続されている構成とすることができる。
【００５９】
本発明の容量性負荷駆動回路は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位が付与された複数の第１のエネルギー蓄積素子と、基準電位端子、複数の第１のエネルギー蓄積素子、および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを実行するようになっていることを特徴としている。
【００６０】
上記各構成によれば、容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させて容量性負荷を放電させたときに、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを、容量性負荷へのエネルギー供給前とほぼ等しくなるように回生することができる。したがって、第１のエネルギー蓄積素子が見かけ上エネルギーを消費しなくなり、高い効率で電力回生を行うことができる。
【００６１】
上記各構成においては、容量性負荷への充放電による第１のエネルギー蓄積素子の電圧のドリフトを防止するために第１のエネルギー蓄積素子にエネルギーを注入する直流電源が、抵抗回路を介して第１のエネルギー蓄積素子に接続されていてもよい。
【００６２】
これにより、電圧のドリフトを抑制でき、電力回生効率を向上させることができる。
【００６３】
上記ドリフト防止用の直流電源を備える構成においては、上記容量性負荷には所定周期の駆動パルスが印加されるようになっており、上記抵抗回路の抵抗値と第１のエネルギー蓄積素子の静電容量成分とで決まる時定数が、上記容量性負荷に印加される駆動パルスの周期の５０倍以上であることが好ましい。また、上記ドリフト防止用の直流電源を備える構成においては、上記容量性負荷には所定周期の駆動パルスが印加されるようになっており、上記切り替え手段は、駆動パルスの１周期の間に、容量性負荷の接続先を切り替えて容量性負荷に静電エネルギーを供給する充電ステップを複数回実行するようになっており、第１のエネルギー蓄積素子の静電容量成分をＣｓ、上記容量性負荷に印加される駆動パルスの周期をＴｐ、各直流電源から第１のエネルギー蓄積素子に至るエネルギー注入経路の抵抗値をＲｓ、駆動パルスの１周期の間における充電ステップの実行回数をＮとしたとき、以下の関係
Ｎ＝２の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦６×Ｔｐ
Ｎ＝３の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦７×Ｔｐ
Ｎ＝４の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐ
Ｎ≧５の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦１０×Ｔｐ
を満たすことが好ましい。
【００６４】
上記各構成の容量性負荷駆動回路において各エネルギー蓄積素子が正極性の初期電位を持つ正極性パルス発生用の容量性負荷駆動回路と、上記各構成の容量性負荷駆動回路において各エネルギー蓄積素子が負極性の初期電位を持つ負極性パルス発生用の容量性負荷駆動回路とを並列接続してもよい。
【００６５】
この場合、（正極性のパルスを発生する）正極性の最も高い初期電位を持つ静電エネルギー蓄積素子から供給されたエネルギーと、（負極性のパルスを発生する）負極性の最も高い初期電位を持つ静電エネルギー蓄積素子から供給されたエネルギーと（−）のパルスを発生側の最も電位の低い静電エネルギー蓄積素子から供給されたエネルギーとが、最も接地電位に近い端子で消費される。
【００６６】
上記各構成の容量性負荷駆動回路と、この容量性負荷駆動回路によって充放電される容量性負荷とを備える装置は、上記エネルギー蓄積素子の静電容量成分が、容量性負荷の静電容量の１００倍以上であることが好ましい。
【００６７】
本願発明に用いるコンデンサ等のエネルギー蓄積素子は、発生させるパルスの波形に依存するが、立ち上がりの急峻な波形のパルスを得るためには、周波数特性（充放電特性）の良いもの（等価抵抗Ｒが小さいもの）が好ましい。これにより、容量性負荷の電圧がある程度飽和した状態で次の段へ移れるので、立ち上がりの急峻な波形のパルスを得ることができる。等価抵抗Ｒを小さくしてエネルギー蓄積素子の充放電特性を向上させるためには、例えばエネルギー蓄積素子に接続されたスイッチング素子のＯＮ抵抗を小さくすればよい。
【００６８】
上記エネルギー蓄積素子の静電容量成分が、容量性負荷の静電容量の１００倍以上である場合、駆動系を安定動作させることができる。また、上記エネルギー蓄積素子の静電容量成分が、容量性負荷の静電容量の１００倍未満である場合、容量性負荷へのエネルギー注入による、上記エネルギー蓄積素子の電位変化が大きくなり、電力回生率の低下が大きくなる。
【００６９】
なお、本願明細書において「容量性負荷」とは、静電容量が主成分である負荷を指すものとする。容量性負荷としては、画像形成装置等に備えられる圧電素子（圧電体）、静電方式のインクジェットヘッドに備えられる静電駆動電極（静電アクチュエータ）、画像形成装置プラズマディスプレイの放電電極、液晶ディスプレイの電圧印加電極、圧電アクチュエータ（圧電素子）、コンデンサ、静電モータ、静電画像形成装置等が挙げられる。さらに消費電流が比較的小さい場合において直流−交流変換装置や電圧波形発生装置などへの応用も考えられる。
【００７０】
エネルギー蓄積素子としては、二次電池やコンデンサなどを用いることができる。
【００７１】
コンデンサは、二次電池などより内部抵抗が小さいことにより、それ自体における損失は二次電池より小さく、高効率で静電エネルギーを回収して再利用することができる。
【００７２】
また、コンデンサは、充放電を多数回繰り返しても劣化が小さく寿命が長いので、長期間使用することができる。
【００７３】
さらに、コンデンサは、一般に二次電池より周波数特性に優れているので、１０μｓ程度のパルス駆動においても、効率良く静電エネルギーの回収を行うことができる。
【００７４】
コンデンサとしては、上記の特性（充放電による劣化特性、内部インピーダンス、および周波数特性）に優れているフィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ、電気二重層コンデンサ、機能性高分子コンデンサ、およびセラミックコンデンサーが特に望ましい。
【００７５】
一方、二次電池は、静電エネルギーの蓄積（充電）に時間がかかる一方、比較的大きなエネルギーを蓄積することができるため、電圧を長時間維持することができる。そのため、電源から電圧を供給しない状態で長時間にわたって容量性負荷駆動回路を動作させることができるという利点がある。
【００７６】
二次電池としては、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、酸化銀・カドミウム電池などのアルカリ蓄電器の他、マンガン・リチウム電池、カーボン・リチウム電池、リチウム・ポリマー電池、リチウムイオン電池などのリチウム二次電池を用いることができる。二次電池の中では、リチウムイオン電池が、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池のようなメモリ効果がなく、充電・放電を繰り返し行うのに適しているので、好ましい。
【００７７】
また、エネルギー蓄積素子の一部には、上記容量性負荷からエネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを、上記容量性負荷とは異なる外部の素子に供給するためのエネルギー出力経路が接続されていてもよい。
【００７８】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを回収先の容量性負荷とは異なる外部の素子で利用できるので、エネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを効率良く再利用することができる。
【００７９】
上記複数のエネルギー蓄積素子は、互いに異なる端子電圧を持ち、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値が小さい方から順に容量性負荷に接続する一方、容量性負荷の放電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値が大きい方から順に容量性負荷に接続するようになっていることが好ましい。
【００８０】
上記の構成によれば、エネルギー蓄積素子からの接続を端子電圧の大きさの順に順次切り替えることにより、エネルギー蓄積素子からの容量性負荷への充電時のエネルギーの流れと、容量性負荷からの放電時のエネルギー蓄積素子へのエネルギーの流れを最も効率よく相殺でき、かつ、エネルギー蓄積素子および容量性負荷の突入電流を小さく抑えることができ、エネルギー損失を低減できる。その結果、消費電力をさらに低減できる。
【００８１】
上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を最も端子電圧の小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷を接地するようになっていてもよい。
【００８２】
上記構成によれば、容量性負荷の電力消費は最も端子電圧の絶対値が小さいエネルギー蓄積素子と接地電位の電位差で定まる値であるから、エネルギー消費を最も小さくできる。さらに、エネルギー蓄積素子の充電前に容量性負荷に蓄積された電荷を０にすることができるので、エネルギー蓄積素子に安定した繰り返し動作をさせることができる。
【００８３】
上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を最も端子電圧の小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷の充電を開始するまでの間、容量性負荷と端子電圧の絶対値が最も小さいエネルギー蓄積素子との接続を維持するようになっていてもよい。
【００８４】
上記構成によれば、容量性負荷に蓄えたエネルギーを捨てることなく保持できるので、容量性負荷に蓄えた静電エネルギーをほぼ全部回収して再利用することができる。その結果、容量性負荷に蓄えた静電エネルギーをより一層効率良く回収・再利用することができる。この場合、最も端子電圧の絶対値が小さいエネルギー蓄積素子から別の回路へ電力を供給することで、最も端子電圧の絶対値が小さいエネルギー蓄積素子の電圧ドリフトを防止しつつ効率良く回収・再利用することができる。
【００８５】
また、本発明の容量性負荷駆動回路では、電源から供給された電圧を互いに異なる複数の電圧に分圧し、これら電圧を各エネルギー蓄積素子に端子電圧として供給するための分圧手段がさらに設けられていてもよい。分圧手段は、それぞれのエネルギー蓄積素子への初期エネルギー蓄積手段として設けられる。
【００８６】
上記構成によれば、容量性負荷への充電、放電による電圧パルス発生同時電力回生サイクルにおいて、容量性負荷での損失やエネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後でエネルギー蓄積素子の電荷量が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、分圧手段によりエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に強制的に調節することができる。特に分圧手段の電圧補正能力を適当に選択することで容量性負荷への充電、放電による電圧パルス発生同時電力回生サイクル中はほとんど感応しないが、電圧パルス発生同時電力回生サイクルを繰り返す中でのドリフトを防止できる。その結果、極めて安定した電圧を容量性負荷に供給することができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【００８７】
また、上記構成によれば、容量性負荷の充電時に、複数のエネルギー蓄積素子から容量性負荷に順次、異なる電圧を供給して、容量性負荷の駆動電圧を順次昇圧する一方、容量性負荷の放電時に、複数のエネルギー蓄積素子から容量性負荷に順次、異なる電圧を供給して、容量性負荷の駆動電圧を順次降圧することができる。したがって、切り替え手段の切り替えタイミングを調整することにより種々の駆動電圧波形を得ることが可能である。
【００８８】
上記分圧手段は、電源から供給された電圧をｎ等分（ｎは２以上）に分圧するものであることがより好ましい。これにより、容量性負荷への充電時のエネルギーの流れと、容量性負荷からの放電時のエネルギー蓄積素子へのエネルギーの流れを最も効率よく相殺でき、かつエネルギー蓄積素子および容量性負荷の突入電流をより一層小さく抑えることができ、エネルギー損失をより一層低減できる。
【００８９】
上記分圧手段は、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含んでいてもよい。上記構成によれば、簡素な構成で分圧手段を実現できる。
【００９０】
上記複数の抵抗を含む分圧手段を備える構成においては、上記抵抗とエネルギー蓄積素子との間に介在し、上記抵抗に流れる電流を増幅すると共に、各エネルギー蓄積素子の端子電圧が所定の電圧に調整されるように入力電圧と異なる電圧を出力する緩衝増幅手段をさらに備えることが好ましい。
【００９１】
上記構成によれば、上記抵抗によって分圧された電圧が所定の電圧からずれた場合、例えば、容量性負荷での静電エネルギー損失や静電エネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後にエネルギー蓄積素子の端子電圧が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、緩衝増幅手段によってエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に調整することができる。
【００９２】
また、上記構成によれば、上記抵抗に流れる電流を低減できるので、上記抵抗によって消費される消費電力を低減できる。
【００９３】
なお、上記緩衝増幅手段は、エミッタフォロアによって実現できる。
【００９４】
上記分圧手段は、分圧された電圧を安定化させるためのツェナーダイオード等の定電圧手段を含んでいてもよい。
【００９５】
上記構成によれば、容量性負荷での損失やエネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後でエネルギー蓄積素子の電荷量が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、ツェナーダイオード等の定電圧手段によりエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に正確に調節することができる。その結果、極めて安定した電圧を容量性負荷に供給することができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【００９６】
上記ツェナーダイオード等の定電圧手段を含む分圧手段は、電源と接地線との間に直列接続された複数個のツェナーダイオード等の定電圧素子を含み、これらツェナーダイオード等の定電圧素子と電源または接地線との間に抵抗が挿入されていることが好ましい。
【００９７】
上記構成によれば、ツェナーダイオード等の定電圧素子の両端電圧（ツェナーダイオードの場合、ツェナー電圧）の総和が電源電圧と一致しない場合においても、抵抗により電圧の不一致を吸収でき、任意の電圧で安定した繰り返し動作が可能となる。
【００９８】
上記ツェナーダイオード等の定電圧素子を含む分圧手段は、電源と接地線との間に並列接続された第１の分圧器および第２の分圧器を備え、第１の分圧器および第２の分圧器はそれぞれ、ツェナーダイオード等の定電圧素子を含み、第１の分圧器では、ツェナーダイオード等の定電圧素子と電源との間にプルアップ抵抗が挿入されている一方、第２の分圧器では、ツェナーダイオード等の定電圧素子と接地線との間にプルダウン抵抗が挿入されている構成であってもよい。
【００９９】
上記構成によれば、ツェナーダイオード等の定電圧素子の両端電圧（ツェナーダイオードの場合、ツェナー電圧）の総和が電源電圧と一致しない場合においても、プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗により電圧の不一致を吸収でき、任意の電圧で安定した繰り返し動作が可能となる。
【０１００】
上記第１の分圧器および第２の分圧器を備える分圧手段では、第１の分圧器に含まれるツェナーダイオード等の定電圧素子の数と、第２の分圧器に含まれるツェナーダイオード等の定電圧素子の数との差が、１個以下であることが好ましい。
【０１０１】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子の端子電圧の安定性をさらに向上させることができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０１０２】
上記ツェナーダイオード等の定電圧素子を含む分圧手段を備える構成では、ツェナーダイオード等の定電圧素子とエネルギー蓄積素子との間に、電流制限用抵抗が挿入されていることが好ましい。
【０１０３】
上記構成によれば、電流制限用抵抗により、分圧手段の電圧補正能力を適当に選択することで容量性負荷への充電、放電による電圧パルス発生同時電力回生サイクル中はほとんど感応しないが、電圧パルス発生同時電力回生サイクルを繰り返す中でのドリフトを防止することが可能になり、かつ急峻な容量性負荷からの電流の流出入を吸収すると共に、ツェナーダイオード等の定電圧素子ヘ流入する電流を制限し、ツェナーダイオード等の定電圧素子の負担を低減できる。
【０１０４】
また、全てのエネルギー蓄積素子の一端が、電源または接地線に接続されていることが好ましい。
【０１０５】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子を個々に分離し、干渉を防止することができるので、特定のエネルギー蓄積素子へ容量性負荷からの電流の流出入があった時に、そのエネルギー蓄積素子の電圧変化が他のエネルギー蓄積素子に影響を及ぼさない。それゆえ、エネルギー蓄積素子の端子電圧の安定性をさらに向上させることができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０１０６】
また、本発明の容量性負荷駆動回路は、上記電源からエネルギー蓄積素子への静電エネルギーの供給を制御するスイッチング部をさらに備え、上記スイッチング部は、容量性負荷の充電前の所定期間のみ、上記電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給するようになっていることが好ましい。
【０１０７】
上記構成によれば、所定期間のみ電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給するので、常時電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給する場合と比べて、容量性負荷駆動回路での消費電力を低減でき、特に、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含む分圧手段を備える場合における、抵抗での消費電力を低減できる。
【０１０８】
また、本発明の容量性負荷駆動回路は、内部の接続状態を切り替えることにより一部の容量性負荷に対して選択的に充電または放電を行わせる選択手段をさらに備えていてもよい。
【０１０９】
上記構成によれば、選択手段が一部の容量性負荷に対して選択的に充電または放電を行わせるので、複数の容量性負荷を異なるタイミングで駆動することができる。
【０１１０】
また、上記選択手段をさらに備える構成においては、複数のエネルギー蓄積素子に分配された静電エネルギーを容量性負荷へ供給するためのエネルギー供給経路と、複数のエネルギー蓄積素子から静電エネルギーを回収するためのエネルギー回収経路とが独立して設けられ、上記選択手段は、エネルギー供給経路およびエネルギー回収経路のそれぞれに設けられていることが好ましい。
【０１１１】
上記構成によれば、エネルギー供給経路（充電経路）とエネルギー回収経路とを独立して設けたことにより、一部の容量性負荷に対する充電と、他の容量性負荷に対する放電とを同時に行うことが可能となる。これにより、多数の容量性負荷を異なるタイミングで駆動する場合に、単位時間当たりにおける容量性負荷の動作回数を増やすことができる。それゆえ、容量性負荷を高速で動作させることができる。
【０１１２】
また、上記構成によれば、エネルギー供給経路とエネルギー回収経路とを独立して設けたことにより、充電特性と放電特性とを別途、最適化できる。
【０１１３】
また、上記エネルギー供給経路とエネルギー回収経路とを独立して設けた構成では、エネルギー供給経路およびエネルギー回収経路の電流を整流するための整流手段をさらに備えることが好ましい。
【０１１４】
上記構成によれば、切り替え手段のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延などにより、短絡電流が流れ、回路を破損することを防止できる。
【０１１５】
上記容量性負荷駆動回路を用いて、インクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドに備えられた、インクを加圧するための圧電素子を容量性負荷として駆動することが好ましい。
【０１１６】
上記の構成によれば、一般に、消費電力が大きく、誘電率が高く（例えば、expε≒４３００程度）、キャパシタンスが大きく（例えば、８０ｐＦ×３２０ｃｈ＝０．０２５６μＦ）、負荷への充放電において高い繰り返し周波数（１０ｋｐｐｓ〜１５０ｋｐｐｓ）で駆動されるインクジェットヘッドの圧電素子に対して、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となるので、特に大きな消費電力低減効果が得られる。
【０１１７】
本発明のインクジェットプリンタは、上記の課題を解決するために、圧電素子によってインクを加圧することによりインクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドの圧電素子を駆動する駆動回路とを備えるインクジェットプリンタにおいて、上記駆動回路が、前記のいずれかの構成の容量性負荷駆動回路であることを特徴としている。
【０１１８】
上記構成によれば、複数のエネルギー蓄積素子から順次、圧電素子へ静電エネルギーが供給され、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、圧電素子から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。したがって、消費電力が低減されたインクジェットプリンタを提供できる。
【０１１９】
本発明による電圧パルス発生同時電力回生サイクルを用いた容量性負荷駆動回路を備える画像形成装置は、電圧パルスを発生しつつ、同パルス発生サイクル中に電力の回生を行うため、圧電素子または静電駆動電極（静電アクチュエータ）駆動時の消費電力が少ないという特徴がある。したがって、消費電力が低減された画像形成装置を提供できる。
【０１２０】
本発明の容量性負荷駆動方法は、容量性負荷を充放電させる容量性負荷駆動方法において、静電エネルギーを複数のエネルギー蓄積素子に分割して蓄積する蓄積ステップと、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーを供給することにより容量性負荷を充電する充電ステップと、容量性負荷を放電させ、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーを回収する回収ステップとを含むことを特徴としている。
【０１２１】
上記方法によれば、容量性負荷へ充電時には複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給され、逆に容量性負荷から放電時には上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。
【０１２２】
本発明の容量性負荷駆動方法は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第２のエネルギー蓄積素子と、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位が基準電位として付与された基準電位端子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位を付与すると共に、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴としている。
【０１２３】
本発明の容量性負荷駆動方法は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、第１のエネルギー蓄積素子および第３のエネルギー蓄積素子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を付与すると共に、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴としている。
【０１２４】
本発明の容量性負荷駆動方法は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、第１のエネルギー蓄積素子、第２のエネルギー蓄積素子、および第３のエネルギー蓄積素子を用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して０でない第１の初期電位を付与し、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１のエネルギー蓄積素子の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与し、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴としている。
【０１２５】
本発明の容量性負荷駆動方法は、上記の課題を解決するために、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、複数の第１のエネルギー蓄積素子とを用意する配設ステップと、上記複数の第１のエネルギー蓄積素子に対して、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位を付与する初期電位付与ステップと、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを含むことを特徴としている。
【０１２６】
上記各方法によれば、エネルギー蓄積素子からの容量性負荷への充電時のエネルギーの流れと、容量性負荷からの放電時のエネルギー蓄積素子へのエネルギーの流れとを相殺でき、エネルギー損失を低減できる。その結果、消費電力を低減できる。
【０１２７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態を、図１ないし図３に基づいて以下に説明する。
【０１２８】
図１に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１は、９個のコンデンサ（エネルギー蓄積素子）２からなる蓄電器３、１０個の抵抗４からなる分圧器（分圧手段）５、トランジスタ（スイッチング部）６、スイッチ（切り替え手段）７、抵抗８、および電源端子９を備えている。本実施形態の容量性負荷駆動回路１は、容量性負荷であるコンデンサ１１に対して電圧Ｖを印加してコンデンサ１１を充放電させるものである。
【０１２９】
容量性負荷駆動回路１には、容量性負荷駆動回路１の外部に設けられた図示しない主電源より電源端子９を介して電源電圧ＶＨが供給されている。そして、電源電圧ＶＨは、電源端子９からトランジスタ６を介して分圧器５に印加されている。
【０１３０】
トランジスタ６は、制御電圧Ｑに応じて、電源端子９と分圧器５との接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチの役割を持つものである。本実施形態では、トランジスタ６は、ＰＮＰ型トランジスタであり、エミッタに電源端子９が接続され、コレクタに分圧器５が接続され、ベースに制御電圧Ｑが印加されている。トランジスタ６は、駆動時には常に導通状態（ＯＮ）である。したがって、トランジスタ６を省き、電源端子９を直接、分圧器５に接続してもかまわない。
【０１３１】
分圧器５は、外部の主電源から供給された電源電圧ＶＨを１０個の抵抗４で分圧するものである。分圧器５は、電源端子９とグラウンド（電源電圧の基準となる電位の点；典型的には電位が０の点）との間に１０個の抵抗４を直接に接続した構成であり、これら抵抗４により外部の主電源からの電源電圧ＶＨを互いに異なる電圧Ｖ１〜Ｖ９に分圧するようになっている。すなわち、トランジスタ６が導通状態であり、分圧器５に正の電源電圧ＶＨが供給されている時（以下、「電力供給時」と称する）には、抵抗４間を接続する９つの接続点ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ・ｇ・ｈ・ｉに、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９（ただし０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６＜Ｖ７＜Ｖ８＜Ｖ９＜ＶＨを満たす）が発生する。より詳細には、電圧Ｖ１〜Ｖ９は、接続点から電源端子９までの間に存在する抵抗４の抵抗値の総和をＲ１、接続点からグラウンドまでの間に存在する抵抗４の抵抗値の総和をＲ２とすると、ＶＨ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で表される。本実施形態では、個々の抵抗４として、同一の抵抗値を持つ抵抗素子を用いている。したがって、本実施形態において、電圧Ｖ１〜Ｖ９は、Ｖ１＝ＶＨ／１０，Ｖ２＝２ＶＨ／１０，Ｖ３＝３ＶＨ／１０，Ｖ４＝４ＶＨ／１０，Ｖ５＝５ＶＨ／１０，Ｖ６＝６ＶＨ／１０，Ｖ７＝７ＶＨ／１０，Ｖ８＝８ＶＨ／１０，Ｖ９＝９ＶＨ／１０となる。
【０１３２】
蓄電器３は、グラウンドと分圧器５との間に並列に接続された９個のコンデンサ２ａ〜２ｉからなっている。また、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉはそれぞれ、前記の接続点ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ・ｇ・ｈ・ｉに接続されている。したがって、電力供給時には、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉに対して、分圧器５で分圧された電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９が端子電圧（スイッチ７と接続されている端子の電圧）として印加される。
【０１３３】
このようにして、分圧器５によって、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９に調整され、各コンデンサ２ａ〜２ｉに異なる端子電圧Ｖ１〜Ｖ９が分配される。これにより、電力供給時に、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉにそれぞれ、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９に対応する電荷（静電エネルギー）が蓄積される。
【０１３４】
本実施形態では、コンデンサ２ａ〜２ｉとして、コンデンサ１１のキャパシタンスＣＬより遥かに大きい同一のキャパシタンス（静電容量）Ｃを持つコンデンサを用いている。したがって、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉに蓄積される電荷はそれぞれ、Ｃ・Ｖ１，Ｃ・Ｖ２，Ｃ・Ｖ３，Ｃ・Ｖ４，Ｃ・Ｖ５，Ｃ・Ｖ６，Ｃ・Ｖ７，Ｃ・Ｖ８，Ｃ・Ｖ９となる。
【０１３５】
なお、コンデンサ２ａ〜２ｉのキャパシタンスＣは、コンデンサ１１のキャパシタンスＣＬの１００倍以上であることが好ましい。これにより、静電エネルギーの回収効率を向上させることができる。
【０１３６】
蓄電器３および分圧器５は、スイッチ７および抵抗８を介してコンデンサ１１と接続されている。スイッチ７は、１１個の接点Ｔ０〜Ｔ１０を持ち、これら接点Ｔ０〜Ｔ１０のうちの１つを選択的に出力端（抵抗８と接続されている端）に接続するものである。１１個の接点Ｔ０〜Ｔ１０のうち、接点Ｔ０は接地されており、接点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９は、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉにそれぞれ接続されており、Ｔ１０は電源端子９に接続されている。したがって、コンデンサ１１の駆動時には、接点Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０にそれぞれ、電圧０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、ＶＨが印加されている。
【０１３７】
スイッチ７は、初期状態（駆動動作開始前の状態）では接点Ｔ０に接続されており、駆動動作を開始すると、接点Ｔ０から接点Ｔ１０へ順に接点を切り替えた後、接点Ｔ１０から接点Ｔ０へ順に接点を切り替える動作を繰り返し行う。また、スイッチ７には、コンデンサ１１をパルス駆動するための同期信号ＳＹＮＣが図示しない同期信号源から入力されており、同期信号ＳＹＮＣに応じて接点Ｔ０〜Ｔ１０の切り替え動作を行う。なお、同期信号ＳＹＮＣおよび接点Ｔ０〜Ｔ１０の切り替えタイミングの詳細については後述する。
【０１３８】
抵抗８は、コンデンサ（容量性負荷）１１に対して流れる電流を制限するためのものである。スイッチ７に半導体スイッチを用いる場合、半導体スイッチのＯＮ抵抗として抵抗８は等価的に挿入される。
【０１３９】
次に、容量性負荷駆動回路１の動作について、図２および図３に基づいて説明する。なお、ここでは、ＶＨが正の電圧であるものとして説明する。
【０１４０】
図２は、容量性負荷駆動回路１の動作を示すタイミングチャートである。図２（ａ）は、スイッチ７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図２（ｂ）は、トランジスタ６の動作を制御するトランジスタ６の制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図２（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０１４１】
図３は、図２に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共に、スイッチ７の動作状態を示すものである。図３（ａ）は、図２（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図３（ｂ）は、図１のスイッチ７の動作状態、すなわち接点Ｔ０〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図３（ｃ）は、図２（ｂ）に示す制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図３（ｄ）は、図２（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０１４２】
まず、コンデンサ１１の駆動動作を開始する前の準備動作として、図２（ｂ）に示すように制御電圧Ｑが高レベルとなり、トランジスタ６が導通状態（ＯＮ）にされる。これにより、外部からの電源電圧ＶＨを分圧器５で分圧することによって得られた、互いに異なる所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９が、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに端子電圧として印加され、コンデンサ２ａ〜２ｉが充電される。本実施形態では、トランジスタ６は、その後、コンデンサ１１の駆動動作を終了するまで常に導通状態となっている。また、このとき、スイッチ７が接点Ｔ０に接続されており、コンデンサ１１は接地されている。
【０１４３】
このコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９に調整する準備の後、図２（ａ）に示すように同期信号ＳＹＮＣがアクティブとなり、駆動動作が開始される。このとき、トランジスタ６が導通状態となる時点（準備動作開始時点）から同期信号ＳＹＮＣがアクティブとなる時点（駆動動作開始時点）までの時間ｔ０は、コンデンサ２ａ〜２ｉが十分に充電できるように充電の時定数の２．５倍以上に設定することが好ましい。
【０１４４】
そして、同期信号ＳＹＮＣに応じてスイッチ７を接点Ｔ０から接点Ｔ１０に順に切り替えることによって、異なる複数の電圧Ｖ１〜Ｖ９、およびＶＨが、コンデンサ１１に電圧Ｖとして印加されることになる。これにより、図２（ｃ）および図３（ｃ）に示すように、コンデンサ１１に、電圧Ｖとしてほぼ台形の階段状パルス電圧が印加される。
【０１４５】
次に、コンデンサ１１の駆動動作について、詳細に説明する。ここで、同期信号ＳＹＮＣは、図３（ａ）に示すように、一定の周期Ｔを持ち、かつ、パルス幅がｔのパルス信号である。例えば、周期Ｔは８μｓ、パルス幅ｔは０．３２μｓに設定される。
【０１４６】
コンデンサ１１の駆動時には、まず、同期信号ＳＹＮＣの立ち上がりに同期して、スイッチ７が接点Ｔ０から接点Ｔ１へと切り替えられる。スイッチ７が接点Ｔ１へ切り替えられると、蓄電器３のコンデンサ２ａとコンデンサ１１とが接続される。このとき、コンデンサ２ａの端子電圧はＶ１であり、コンデンサ１１の端子電圧は接地電位であるので、コンデンサ２ａからコンデンサ１１に静電エネルギー（電荷）が供給され、コンデンサ１１が充電される。
【０１４７】
このときにコンデンサ２ａに蓄積されている電荷はＣ・Ｖ１であるので、コンデンサ１１のキャパシタンスをＣＬとし、コンデンサ２ａのみからコンデンサ１１に電荷が供給されるとすれば、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、
Ｖ＝Ｃ・Ｖ１／（Ｃ＋ＣＬ）
である。そして、コンデンサ２ａのキャパシタンスＣはコンデンサ１１のキャパシタンスＣＬより充分に大きいので、電圧Ｖは、分圧器５によって生成された所定の電圧Ｖ１にほぼ等しいとみなすことができる。したがって、スイッチ７の接点Ｔ０から接点Ｔ１への切り替えにより、電圧Ｖ１がコンデンサ２ａからコンデンサ１１に印加される。
【０１４８】
その後、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔに等しい時間が経過する度に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ１から接点Ｔ２、接点Ｔ２から接点Ｔ３、接点Ｔ３から接点Ｔ４、接点Ｔ４から接点Ｔ５、接点Ｔ５から接点Ｔ６、接点Ｔ６から接点Ｔ７、接点Ｔ７から接点Ｔ８、接点Ｔ８から接点Ｔ９へと切り替えられる。これらのスイッチ７の切り替えにより、コンデンサ１１はコンデンサ２ｂ〜２ｉに対して端子電圧の低い順に接続される。これにしたがって、接点Ｔ０から接点Ｔ１への切り替えと同様にして、コンデンサ２ｂ〜２ｉより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１に電圧Ｖ２〜Ｖ９が低い順で印加される。その結果、コンデンサ１１の電圧Ｖは電圧Ｖ９まで上昇する。
【０１４９】
次に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０１５０】
以上のようにして、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図３（ｄ）に示すように、ほぼ階段状に０から電源電圧ＶＨまで上昇してゆく。
【０１５１】
次に、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔより長い期間、スイッチ７の接点が接点Ｔ１０に保持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ７の接点が接点Ｔ１０から接点Ｔ９に切り替えられる。これにより、蓄電器３のコンデンサ２ｉとコンデンサ１１とが接続される。
【０１５２】
このときにコンデンサ２ｉに蓄積されている電荷はＣ・Ｖ９であるので、コンデンサ２ｉにコンデンサ１１のみから電荷が供給されるとすれば、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、
Ｖ＝（ＣＬ・ＶＨ＋Ｃ・Ｖ９）／（Ｃ＋ＣＬ）
である。そして、コンデンサ２ｉのキャパシタンスＣはコンデンサ１１のキャパシタンスＣＬより充分に大きいので、電圧Ｖは、電圧Ｖ９にほぼ等しくなる。したがって、スイッチ７の接点Ｔ１０から接点Ｔ９への切り替えにより、コンデンサ１１がコンデンサ２ｉに接続され、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図３（ｄ）に示すように、分圧器５によって調整された所定の電圧Ｖ９に減少する。
【０１５３】
このとき、コンデンサ２ｈにコンデンサ１１を接続した後にコンデンサ２ｉに接続するステップにおいてコンデンサ２ｉからコンデンサ１１にエネルギーが注入されるため、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間にコンデンサ１１以外の回路から蓄電器３へのエネルギー供給が行われないとすれば、コンデンサ１１を電源端子９に接続した後にコンデンサ２ｉに接続する直前におけるコンデンサ２ｉの端子電圧は、厳密には、Ｖ９ではなくＶ９よりも若干小さい値になる。
【０１５４】
しかしながら、次にＶ９よりも若干小さい端子電圧となったコンデンサ２ｉに対して電源電圧ＶＨに充電されたコンデンサ１１を接続すると、コンデンサ１１の端子電圧が電源電圧ＶＨでありコンデンサ２ｉの端子電圧より大きいので、コンデンサ１１からコンデンサ２ｉに静電エネルギー（電荷）が回収され、コンデンサ１１が放電される。このとき、コンデンサ２ｉの電圧は、コンデンサ１１からエネルギーを回収することでほぼＶ９に等しい値（Ｖ９と見なせる値）まで復帰する（回生される）。
【０１５５】
その後、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔに等しい時間が経過する度に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ８、接点Ｔ８から接点Ｔ７、接点Ｔ７から接点Ｔ６、接点Ｔ６から接点Ｔ５、接点Ｔ５から接点Ｔ４、接点Ｔ４から接点Ｔ３、接点Ｔ３から接点Ｔ２、接点Ｔ２から接点Ｔ１へと切り替えられる。これらのスイッチ７の切り替えにより、コンデンサ１１はコンデンサ２ａ〜２ｈに対して端子電圧の高い順に接続される。これにしたがって、接点Ｔ１０から接点Ｔ９への切り替えと同様にして、コンデンサ１１よりコンデンサ２ａ〜２ｈに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１に電圧Ｖ１〜Ｖ８が高い順で印加される。
【０１５６】
最後に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ１から接点Ｔ０へと切り替えられると、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。ここで電圧Ｖを０にするのは、コンデンサ１１にたまる電荷を０にして、安定した繰り返し動作をさせるためである。
【０１５７】
以上のようにして、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図３（ｄ）に示すように、ほぼ階段状に電源電圧ＶＨから０まで減少してゆく。
【０１５８】
なお、スイッチ７のステップダウンの最後（接点Ｔ１から接点Ｔ０への切り替え）においては、コンデンサ１１に蓄えた電荷をコンデンサ２ａ〜２ｉに戻さずに全てグラウンドに落とすので、コンデンサ１１に蓄えていた静電エネルギーの一部を捨てることになる。本実施形態では、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、最大ＶＨであり、スイッチ７のステップダウンの最後におけるコンデンサ１１の電圧Ｖは、Ｖ１、すなわちＶＨ／１０に等しい。したがって、コンデンサ１１に蓄えられる電荷はＣＬ・ＶＨ、スイッチ７のステップダウンの最後にコンデンサ１１から放電される電荷はＣＬ・ＶＨ／１０である。したがって、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間にコンデンサ１１以外の回路から蓄電器３へのエネルギー供給が行われることがなく、スイッチ７のステップダウンの最後以外は、コンデンサ１１から放電された電荷が全てコンデンサ２ａ〜２ｉに回収されるとすれば、コンデンサ１１からコンデンサ２ａ〜２ｉに回収される電荷は９ＣＬ・ＶＨ／１０である。それゆえ、静電エネルギーの回収効率は９／１０＝９０％となる。
【０１５９】
このようにして、スイッチ７を接点Ｔ０から接点Ｔ１０へ順次切り替えてコンデンサ１１の印加電圧Ｖをステップアップし、その後、逆にスイッチ７を接点Ｔ１０から接点Ｔ０へ順次切り替えてコンデンサ１１の印加電圧Ｖをステップダウンすることにより、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉからコンデンサ１１に静電エネルギーを供給し、かつ、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーをほぼ蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに回収することができる。
【０１６０】
以上のように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１は、主電源の電圧をｎ分割に分配して蓄電器３に蓄え、蓄電器３とコンデンサ１１との接続の切り替えを行うことで、蓄電器３からコンデンサ１１ヘ静電エネルギーを供給し、コンデンサ１１から放電された静電エネルギーを蓄電器３へ回収する構成であるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。
【０１６１】
なお、本実施形態の容量性負荷駆動回路１では、トランジスタ６が駆動時に常に導通状態（ＯＮ）となるようにしていたが、後述する実施の形態４のように、駆動期間と駆動期間の間の所定期間のみ、トランジスタ６を導通状態にして分圧器５に電源電圧を供給し、分圧器５への電力の供給が不要であるときには、トランジスタ６をＯＦＦ状態とし、分圧器５への主電源の接続を切断するようにしてもよい。これにより、分圧器５に常時電流が流れることによる消費電力の無駄を省くことができる。
【０１６２】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路１では、スイッチ７の接点Ｔ１０に対して電源端子９を直接的に接続していたが、スイッチ７の接点Ｔ１０に対してトランジスタ６を介して電源端子９を接続してもよい。
【０１６３】
〔実施の形態１Ａ〕
本発明の他の実施の形態について図６９ないし図７１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１６４】
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、以下の相違点以外は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様の構成を備えている。
【０１６５】
第１の相違点は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１では、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとを直接的に接続していたのに対し、図６９に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａは、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとの間にそれぞれ、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９が設けられている点である。スイッチＳＷ１〜ＳＷ９は、分圧器５から蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉへの電圧の供給を制御するスイッチング部として設けられているものであり、コンデンサ１１の充電前の所定期間のみ接続状態となるように制御されている。
【０１６６】
第２の相違点は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１が、トランジスタ６を備え、図２および図３に示すタイミングチャートに従って動作するのに対し、容量性負荷駆動回路１Ａは、トランジスタ６に代えて、図７０または図７１のタイミングチャートに示す制御電圧Ｑによって動作が制御されるスイッチ１６Ａを備える点である。
【０１６７】
すなわち、スイッチ１６Ａは、実施の形態１のトランジスタ６とは異なり、図７０に示すように、コンデンサ１１の充電が開始される前の期間（このとき、コンデンサ１１はスイッチ７の接点Ｔ０に接続され接地されている）に、所定時間ｔ０、導通状態（ＯＮ）となるように制御されている。なお、前記のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９も、スイッチ１６Ａの制御電圧Ｑと同様の制御電圧によって動作が制御される。
【０１６８】
実施の形態１では、蓄電器３と分圧器５とが常時接続され、また、駆動時には分圧器５に対して電源電圧が常に供給されるようになっているので、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われる。このようなエネルギー供給が行われると、コンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなる恐れがある。
【０１６９】
これに対し、本実施形態では、前記の第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０１７０】
次に、容量性負荷駆動回路１Ａによるコンデンサ１１の駆動動作について、図７０および図７１に基づいて説明する。ここで、同期信号ＳＹＮＣは、図７０（ａ）に示すように、一定の周期Ｔを持ち、かつ、パルス幅がｔのパルス信号である。例えば、周期Ｔは８μｓ、パルス幅ｔは０．３２μｓに設定される。なお、ＶＨは正の電圧として説明を行う。
【０１７１】
図７０は、容量性負荷駆動回路１Ａの動作例を示すタイミングチャートである。図７０（ａ）は、スイッチ７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図７０（ｂ）は、スイッチ１６Ａの動作を制御する制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図７０（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０１７２】
図７１は、容量性負荷駆動回路１Ａの他の動作例を示すものである。図７１（ａ）は、図７０（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図７１（ｂ）は、図１のスイッチ７の動作状態、すなわち接点Ｔ０〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図７１（ｃ）は、スイッチ１６Ａの動作を制御する制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図７１（ｄ）は、図７０（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０１７３】
図７０の動作例と図７１の動作例とは、コンデンサ１１にパルスが印加される合間に制御電圧ＱがＯＮされる点では共通しているが、制御電圧ＱがＯＮされる周期が異なり、前者は数パルス周期毎、後者は１パルス周期毎である。電圧ドリフトの量が小さいときは、図７０に示すように数パルスに１回の割合でスイッチ１６ＡをＯＮ（接続状態）として正規化（コンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧の是正）を行えばよい。電圧ドリフトの量が大きい場合には、安定動作を確保するために、図７１に示すように、１パルス毎にスイッチ１６ＡをＯＮ（接続状態）として正規化を行えばよい。
【０１７４】
コンデンサ１１の駆動時には、まず、実施の形態１と同様に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ０から接点Ｔ１、接点Ｔ１から接点Ｔ２、接点Ｔ２から接点Ｔ３、接点Ｔ３から接点Ｔ４、接点Ｔ４から接点Ｔ５、接点Ｔ５から接点Ｔ６、接点Ｔ６から接点Ｔ７、接点Ｔ７から接点Ｔ８、接点Ｔ８から接点Ｔ９へと切り替えられ、コンデンサ２ａ〜２ｉからコンデンサ１１へ静電エネルギーが供給される。次に、スイッチ７の接続が接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられ、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは電源電圧ＶＨと等しくなる。以上のようにして、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図７１（ｄ）に示すように、ほぼ階段状に０から電源電圧ＶＨまで上昇してゆく。
【０１７５】
次に、スイッチ７の接点が接点Ｔ１０から接点Ｔ９に切り替えられる。これにより、蓄電器３のコンデンサ２ｉとコンデンサ１１とが接続される。
【０１７６】
このときにコンデンサ２ｉに蓄積されている電荷はＣ・Ｖ９であり、コンデンサ２ｉには、ほぼコンデンサ１１のみから電荷が供給されるので、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、
Ｖ＝（ＣＬ・ＶＨ＋Ｃ・Ｖ９）／（Ｃ＋ＣＬ）
である。そして、コンデンサ２ｉのキャパシタンスＣはコンデンサ１１のキャパシタンスＣＬより充分に大きいので、電圧Ｖは、ほぼ電圧Ｖ９に等しくなる。
【０１７７】
このとき、このとき、コンデンサ２ｈにコンデンサ１１を接続した後にコンデンサ２ｉに接続するステップにおいてコンデンサ２ｉからコンデンサ１１にエネルギーが注入され、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間にコンデンサ１１以外の回路から蓄電器３へのエネルギー供給が行われないので、コンデンサ１１を電源端子９に接続した後にコンデンサ２ｉに接続する直前におけるコンデンサ２ｉの端子電圧は、厳密には、Ｖ９ではなくＶ９よりも若干小さい値になる。
【０１７８】
コンデンサ１１接続前のコンデンサ２ｉの端子電圧はほぼＶ９であるが、厳密にはコンデンサ２ｈにコンデンサ１１を接続した後にコンデンサ２ｉに接続するステップにおいてコンデンサ２ｉからコンデンサ１１にエネルギーが注入されており、コンデンサ２ｉの電圧はＶ９よりも若干小さい値になっている。
【０１７９】
しかしながら、次にＶ９よりも若干小さい端子電圧となったコンデンサ２ｉに対して電源電圧ＶＨに充電されたコンデンサ１１を接続すると、コンデンサ１１の端子電圧が電源電圧ＶＨでありコンデンサ２ｉの端子電圧より大きいので、コンデンサ１１からコンデンサ２ｉに静電エネルギー（電荷）が回収され、コンデンサ１１が放電される。このとき、コンデンサ２ｉの電圧は、コンデンサ１１からエネルギーを回収することでほぼＶ９に等しい値（Ｖ９と見なせる値）まで復帰する（回生される）。
【０１８０】
その後、スイッチ７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ８、接点Ｔ８から接点Ｔ７、接点Ｔ７から接点Ｔ６、接点Ｔ６から接点Ｔ５、接点Ｔ５から接点Ｔ４、接点Ｔ４から接点Ｔ３、接点Ｔ３から接点Ｔ２、接点Ｔ２から接点Ｔ１へと切り替えられ、コンデンサ１１からコンデンサ２ａ〜２ｈにエネルギーが回収される。最後に、スイッチ７の接続が、接点Ｔ１から接点Ｔ０へと切り替えられると、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。
【０１８１】
以上のようにして、コンデンサ１１の電圧Ｖは、図７１（ｄ）に示すように、ほぼ階段状に電源電圧ＶＨから０まで減少してゆく。
【０１８２】
なお、スイッチ７のステップダウンの最後（接点Ｔ１から接点Ｔ０への切り替え）においては、コンデンサ１１に蓄えた電荷をコンデンサ２ａ〜２ｉに戻さずに全てグラウンドに落とすので、コンデンサ１１に蓄えていた静電エネルギーの一部を捨てることになる。本実施形態では、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、最大ＶＨであり、スイッチ７のステップダウンの最後におけるコンデンサ１１の電圧Ｖは、Ｖ１、すなわちＶＨ／１０に等しい。本実施形態では電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間にコンデンサ１１以外の回路から蓄電器３へのエネルギー供給が行われることがないので、スイッチ７のステップダウンの最後以外は、コンデンサ１１から放電された電荷がほぼコンデンサ２ａ〜２ｉに回収される。したがって、コンデンサ１１に蓄えられる電荷はＣＬ・ＶＨ、スイッチ７のステップダウンの最後にコンデンサ１１から放電される電荷はＣＬ・ＶＨ／１０である。したがって、コンデンサ１１からコンデンサ２ａ〜２ｉに回収される電荷は９ＣＬ・ＶＨ／１０である。それゆえ、静電エネルギーの回収効率は９／１０＝９０％となる。
【０１８３】
このようにして、スイッチ７を接点Ｔ０から接点Ｔ１０へ順次切り替えてコンデンサ１１の印加電圧Ｖをステップアップし、その後、逆にスイッチ７を接点Ｔ１０から接点Ｔ０へ順次切り替えてコンデンサ１１の印加電圧Ｖをステップダウンすることにより、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉからコンデンサ１１に静電エネルギーを供給し、かつ、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーをほぼ蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに回収することができる。
【０１８４】
以上のように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａは、主電源の電圧をｎ分割に分配して蓄電器３に蓄え、蓄電器３とコンデンサ１１との接続の切り替えを行うことで、蓄電器３からコンデンサ１１ヘ静電エネルギーを供給し、コンデンサ１１から放電された静電エネルギーを蓄電器３へ回収する構成であるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。
【０１８５】
また、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉを端子電圧の大きさの順に切り替えるので、コンデンサ２ａ〜２ｉおよびコンデンサ１１の突入電流を小さく抑えることができ、エネルギー損失を低減できる。また、コンデンサ１１をパルス駆動することができる。また、スイッチ７の切り替え段数ｎを大きく取ることにより、消費電力をより一層低減できる。
【０１８６】
さらに、実施の形態１および１Ａの容量性負荷駆動回路１および１Ａは、直列接続された抵抗４による分圧器５を有する構成であるので、コンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９に調整され、安定した繰り返し動作ができる。
【０１８７】
なお、実施の形態１および１Ａでは、出力電圧Ｖがとり得る電圧値（０，Ｖ１〜Ｖ９，ＶＨ）の間隔、すなわちＶ１−０，Ｖ２−Ｖ１，Ｖ３−Ｖ２，Ｖ４−Ｖ３，Ｖ５−Ｖ４，Ｖ６−Ｖ５，Ｖ７−Ｖ６，Ｖ８−Ｖ７，Ｖ９−Ｖ８，ＶＨ−Ｖ９が、等しい値ＶＨ／１０になるようにしていた。しかしながら、必ずしもこの間隔を等しくする必要はない。ただし、この間隔を等しくする方がエネルギー回収効率が高くなるという利点がある。また、この間隔を等しくする方がコンデンサ２ａ〜２ｉおよびコンデンサ１１の突入電流をより一層小さく抑えることができる。
【０１８８】
また、本実施形態１および１Ａでは、蓄電器３のコンデンサ数を１０個にしていたが、この数は２個以上であれば、特に限定されるものではない。なお、蓄電器３のコンデンサ数をｎ個（ｎは２以上の整数）とした場合、静電エネルギーの回収効率はｎ／（ｎ＋１）となる。
【０１８９】
また、本実施形態１および１Ａの容量性負荷駆動回路１および１Ａでは、スイッチ７に、電源電圧ＶＨが供給される接点Ｔ１０を設けていたが、この接点Ｔ１０を省くことも可能である。この場合、コンデンサ１１の電圧Ｖは、９ＶＨ／１０までしか上昇しないが、必要とするパルス波高値が９ＶＨ／１０であれば、十分な駆動動作が可能である。
【０１９０】
また、本実施形態１および１Ａの容量性負荷駆動回路１および１Ａでは、一連のパルス発生の際にスイッチ７をＴ０からＴ１０まで使用したが、必要とするパルス波高値がＶＨより低い場合、スイッチ７の一部の接点を使用せず、コンデンサ１１の電圧Ｖの上昇を任意の電圧ｍ・ＶＨ／１０（ｍは２以上９以下の整数）で止めても、十分な駆動動作が可能である。例えば、必要とするパルス波高値が９ＶＨ／１０の場合、スイッチ７の接点Ｔ０からＴ９までを使用するような形式であってもかまわない。同様に、コンデンサ１１の電圧Ｖの上昇を任意の電圧ｍ・ＶＨ／１０（ｍは２以上９以下の整数）で止めても、十分な駆動動作が可能である。コンデンサ１１の電圧Ｖの上昇を任意の電圧ｍ・ＶＨ／１０（ｍは２以上９以下の整数）で止めた場合、静電エネルギーの回収効率は（ｍ−１）／ｍとなる。
【０１９１】
これらスイッチ７の一部の接点を使用しない方式においては、蓄電器３について一部にコンデンサ１１へのエネルギーの供給とコンデンサ１１からのエネルギー回収とのアンバランスが生じるコンデンサ（２ａ〜ｉのいずれか）が存在するため、分圧器５からのエネルギー供給などにより生じたアンバランスを是正する必要がある。
【０１９２】
実施の形態１Ａは、容量性負荷であるコンデンサ１１への電圧パルス印加において、電圧波形の立上げの際に蓄電器３からコンデンサ１１にエネルギーを逐次供給し、逆に電圧波形立ち下げの際にコンデンサ１１から蓄電器３にエネルギーを回収することにより系としての消費電力を削減する手法であり、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われると、コンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなる。
【０１９３】
したがって、蓄電器３に生じたエネルギー供給とエネルギー回収とのアンバランスの是正はコンデンサ１１への波形発生が行われていない期間に行うか、あるいはコンデンサ１１への印加波形の時間に比べてゆっくりと行われる必要がある。
【０１９４】
また、本実施形態１および１Ａの容量性負荷駆動回路１および１Ａでは、ロータリー型のスイッチ７を用いていたが、切り替え手段として、並列に設けた１１個の１接点スイッチを用いてもよい。あるいは、切り替え手段として、半導体スイッチを用いても良い。
【０１９５】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図４ないし図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１９６】
図４に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路２０は、実施の形態１におけるスイッチ７に代えて、スイッチ（切り替え手段）１７を用いている点以外は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様の構成を備えている。
【０１９７】
スイッチ１７は、接地された接点Ｔ０を省いた以外は、実施の形態１のロータリー型のスイッチ７と同様の構成を備えている。
【０１９８】
すなわち、実施の形態１のスイッチ７は、コンデンサ１１の電圧Ｖを降下させる時（放電時）に、接点Ｔ１に接続してコンデンサ１１の電圧Ｖを電圧Ｖ１にした後、接点Ｔ０に接続してコンデンサ１１の電圧Ｖをグラウンドと同じ電位（０まで落としていた。
【０１９９】
これに対し、本実施形態のスイッチ１７は、コンデンサ１１の電圧Ｖを降下させる時（放電時）に、接点Ｔ１に接続してコンデンサ１１の電圧Ｖを電圧Ｖ１にした後、次にコンデンサ１１の充電を開始するまでの間、この接続状態を維持し、最も端子電圧の小さいコンデンサ２ａとコンデンサ１１との接続を維持するようになっている。
【０２００】
次に、容量性負荷駆動回路２０の動作について図５および図６に基づいて説明する。
【０２０１】
図５は、容量性負荷駆動回路２０の動作を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、スイッチ１７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図５（ｂ）は、トランジスタ６の動作を制御するトランジスタ６の制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図５（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０２０２】
図６は、図５に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共に、スイッチ１７の動作状態を示すものである。図６（ａ）は、図５（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図６（ｂ）は、図４のスイッチ１７の動作状態、すなわち接点Ｔ１〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図６（ｃ）は、図５（ｂ）に示す制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図６（ｄ）は、図５（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０２０３】
図３と図６との比較から分かるように、本実施形態の容量性負荷駆動回路２０は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１においてスイッチ７が接点Ｔ０に接続されていた期間に、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続し、コンデンサ１１の電圧ＶをＶ１とした点以外は、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様に動作する。
【０２０４】
すなわち、まず、コンデンサ１１の駆動動作を開始する前の準備動作として、図５（ｂ）に示すように制御電圧Ｑが高レベルとなり、トランジスタ６が導通状態（ＯＮ）にされる。これにより、所定の電圧Ｖ１〜Ｖ９が、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに端子電圧として印加され、コンデンサ２ａ〜２ｉが充電される。このとき、スイッチ１７は接点Ｔ１に接続されているので、コンデンサ１１の電圧Ｖが電圧Ｖ１まで上昇する。
【０２０５】
次に、図５（ａ）に示すように同期信号ＳＹＮＣがアクティブとなり、駆動動作が開始される。そして、スイッチ１７が接点Ｔ１から接点Ｔ９へと順に切り替えられることによって、コンデンサ２ｂ〜２ｉより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電圧Ｖ１から電圧Ｖ９まで上昇する。次に、スイッチ１７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０２０６】
次に、スイッチ１７の接点が接点Ｔ１０に保持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ１７が接点Ｔ１０から接点Ｔ１へと順に切り替えられることによって、コンデンサ１１よりコンデンサ２ａ〜２ｉに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電圧ＶＨから電圧Ｖ１まで下降する。
【０２０７】
そして、上述したように、その後、次にコンデンサ１１の電圧Ｖを上昇させるまでは０でない電圧Ｖ１をコンデンサ１１に印加し続ける。これにより、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーを捨てることなく保持することができる。
【０２０８】
上述のように、順次スイッチ１７を切り替えて出力電圧Ｖをステップアップし、その後に逆にスイッチ１７を切り替えて出力電圧Ｖを０でない電圧Ｖ１までステップダウンし、その後、次のステップアップまでこの電圧を維持すると、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーを捨てることなく保持することができる。その結果、コンデンサ１１に蓄えた静電エネルギーをほぼ全て蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに回収することができる。したがって、静電エネルギーの回収効率をさらに向上させることができる。
【０２０９】
本実施形態の容量性負荷駆動回路２０では、ステップダウンの最後、すなわち、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続している時には、コンデンサ１１に、電圧Ｖ１に対する静電エネルギーが蓄積されたまま残ることになる。そのため、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続している時に、コンデンサ１１に蓄積された静電エネルギーを他の容量性負荷や回路に供給することができる。すなわち、図４に示すように、最も端子電圧の低いコンデンサ２ａに接続されたエネルギー出力経路１５を介して、コンデンサ１１からコンデンサ２ａに回収した静電エネルギーを、コンデンサ１１とは異なる外部の素子に供給することができる。これによって、容量性負荷駆動回路２０と外部の素子とを含む装置全体としてのエネルギー消費を削減できる。また、コンデンサ２ａにおけるエネルギー供給とエネルギー回収とのアンバランスの是正を行うことができる。
【０２１０】
その結果、コンデンサ１１に蓄積された静電エネルギーをほぼ全部再利用することができる。したがって、静電エネルギーの再利用効率をさらに向上させることができる。なお、コンデンサ１１と異なる外部の素子としては、例えば電力を消費するメモリ回路などがある。
【０２１１】
〔実施の形態２Ａ〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７２ないし図７４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、１Ａ、または２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２１２】
本実施形態の容量性負荷駆動回路２０Ａは、以下の相違点以外は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路２０と同様の構成を備えている。
【０２１３】
第１の相違点は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路２０では、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとを直接的に接続していたのに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路２０Ａは、図７２に示すように、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとの間にそれぞれ、実施の形態１Ａと同様のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９が設けられている点である。
【０２１４】
第２の相違点は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路２０が、トランジスタ６を備え、図５および図６に示すタイミングチャートに従って動作するのに対し、容量性負荷駆動回路２０Ａは、トランジスタ６に代えて実施の形態１Ａと同様のスイッチ１６Ａを備え、図７３または図７４に示すタイミングチャートに従って動作する点である。
【０２１５】
図７３は、容量性負荷駆動回路２０Ａの動作を示すタイミングチャートである。図７３（ａ）は、スイッチ７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図７３（ｂ）は、スイッチ１６Ａの動作を制御する制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図７３（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０２１６】
図７４は、容量性負荷駆動回路２０Ａの他の動作例を示すものである。図７４（ａ）は、図７３（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図７４（ｂ）は、図１のスイッチ７の動作状態、すなわち接点Ｔ０〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図７４（ｃ）は、スイッチ１６Ａの動作を制御する制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図７４（ｄ）は、図７３（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０２１７】
なお、図７３の動作例と図７４の動作例との違いは、前述した図７０の動作例と図７１の動作例との違いと同様である。
【０２１８】
本実施形態の容量性負荷駆動回路２０Ａでは、ステップダウンの最後、すなわち、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続している時には、コンデンサ１１に、電圧Ｖ１に対する静電エネルギーが蓄積されたまま残ることになる。そのため、スイッチ１７を接点Ｔ１に接続している時に、コンデンサ１１に蓄積された静電エネルギーを他の容量性負荷や回路に供給することができる。すなわち、図７２に示すように、最も端子電圧の低いコンデンサ２ａに接続されたエネルギー出力経路１５を介して、コンデンサ１１からコンデンサ２ａに回収した静電エネルギーを、コンデンサ１１とは異なる外部の素子に供給することができる。これによって、容量性負荷駆動回路２０と外部の素子とを含む装置全体としてのエネルギー消費を削減できる。また、コンデンサ２ａにおけるエネルギー供給とエネルギー回収とのアンバランスの是正を行うことができる。
【０２１９】
その結果、コンデンサ１１に蓄積された静電エネルギーをほぼ全部再利用することができる。したがって、静電エネルギーの再利用効率をさらに向上させることができる。なお、コンデンサ１１と異なる外部の素子としては、例えば電力を消費するメモリ回路などがある。
【０２２０】
また、本実施形態では、前記の第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０２２１】
〔実施の形態３〕
次に、本発明のさらに他の実施形態を図７に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２２２】
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、図７に示すように、実施の形態１と同一の容量性負荷駆動回路１、あるいは図７５に示す実施の形態１Ａと同一の容量性負荷駆動回路１Ａである。
【０２２３】
本実施形態では、容量性負荷駆動回路１または１Ａの駆動対象となる容量性負荷の構成のみが実施の形態１および１Ａと異なる。言い換えると、本実施形態は、容量性負荷駆動回路１または１Ａの使用方法のみが実施の形態１および１Ａと異なる。
【０２２４】
実施の形態１または１Ａでは、駆動対象の容量性負荷がコンデンサ１１であったのに対し、本実施形態では、駆動対象である容量性負荷を、図７および図７５に示すように、インクジェットヘッド２３に備えられた複数個の圧電素子２１としたものである。また、インクジェットヘッド２３には、圧電素子２１に加えて、容量性負荷駆動回路１または１Ａと圧電素子２１との接続をＯＮ／ＯＦＦするアナログスイッチ２２が備えられている。
【０２２５】
上記の使用方法によれば、誘電率が高く、かつ、キャパシタンスが大きい圧電素子２１への充放電により、高い繰り返し周波数で駆動され、かつ、消費電力が大きいインクジェットヘッド２３の駆動において、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。
【０２２６】
本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａと、静電エネルギー回収を行わない従来の容量性負荷駆動回路とにおいて、インクジェットヘッド２３を駆動したときの消費電力を見積もってみる。
【０２２７】
まず、インクジェットヘッド２３が、ＹＭＣＫの４色のヘッドを持ち、各色のヘッド毎に６４個の圧電素子２１およびインク吐出ノズルが設けられ、各色のヘッドのうち最大３色のヘッドが同時にＯＮされるものと仮定する。すると、容量性負荷駆動回路に接続される圧電素子２１の数は、最高で６４×３個となる。したがって、個々の圧電素子２１のキャパシタンスが８０ｐＦである場合、容量性負荷駆動回路に接続される圧電素子２１のキャパシタンスの合計は、最大で、
８０×６４×３＝０．０１５３μＦ
となる。
【０２２８】
そして、従来の容量性負荷駆動回路において、駆動電圧として、波高値２０Ｖ、パルス幅が８μｓの矩形波を圧電素子２１に印加した場合、容量性負荷駆動回路から圧電素子２１に流れる電流Ｉは、
Ｉ＝０．０１５３μＦ×２０Ｖ÷８μｓ＝０．０３８４Ａ
となる。したがって、従来の容量性負荷駆動回路は、１パルスあたりの消費電力Ｅが、
Ｅ＝０．０３８４Ａ×２０Ｖ＝０．７６８Ｗ
となる。
【０２２９】
これに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａを用い、Ｖ１＝２（Ｖ）、Ｖ２＝４（Ｖ）、Ｖ３＝６（Ｖ）、Ｖ４＝８（Ｖ）、Ｖ５＝１０（Ｖ）、Ｖ６＝１２（Ｖ）、Ｖ７＝１４（Ｖ）、Ｖ８＝１６（Ｖ）、Ｖ９＝１８（Ｖ）、ＶＨ＝２０（Ｖ）とし、インクジェットヘッド２３に従来の容量性負荷駆動回路を用いた場合と同様の動作を行わせた場合、１パルスあたりの消費電力が、０．０７７Ｗとなる。
【０２３０】
したがって、本実施形態の容量性負荷駆動回路１Ａでは、消費電力が、従来の容量性負荷駆動回路の１／１０でよい。この１／１０は、最後にエネルギーを蓄電器３のコンデンサに戻さずにグランドに放出する分によるものであり、それ以外はコンデンサに戻されるために消費されない。
【０２３１】
本実施例の場合、十分な電力回収を行うためには、蓄電器３を構成するコンデンサ２のそれぞれの静電容量はインクジェットヘッド２３の圧電素子２１を最大数駆動したときの負荷容量（上記例では８０×６４×３＝０．０１５３μＦ）よりも大きい必要がある。
【０２３２】
なお、本実施形態の装置では、コンデンサを用いて電力を回収しているため、ＬＣ共振を用いて電力を回収する回路と異なり、多数の容量性負荷（圧電素子２１）を同時に駆動しても、１つの容量性負荷を駆動する場合と同等の動作特性（回生効率等）を得ることができる。
【０２３３】
〔実施の形態４〕
次に、本発明のさらに他の実施の形態を図８ないし図１２に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２３４】
図８に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０は、蓄電器３と分圧器５との間にバッファ回路（緩衝増幅手段）３１が介在している点、およびトランジスタ６に代えてトランジスタ１６を備えている点以外は、上述の実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様である。
【０２３５】
また、容量性負荷駆動回路３０によって駆動される容量性負荷は、上記の実施の形態３と同様に、インクジェットヘッド２３に備えられた圧電素子２１である。また、インクジェットヘッド２３には、上記の実施の形態３と同様に、圧電素子２１に加えてアナログスイッチ２２が備えられている。
【０２３６】
分圧器５は、１０個の抵抗により抵抗４外部からの電源電圧ＶＨを電圧Ｖ１〜Ｖ９に分配し、電圧Ｖ１〜Ｖ９を抵抗４間の接続点ａ〜ｉから出力する。
【０２３７】
バッファ回路３１は、９個のエミッタフォロア３２で構成されており、各エミッタフォロア３２は、分圧器５の抵抗４間の接続点ａ〜ｉとコンデンサ２ａ〜２ｉとの間のそれぞれに挿入されている。
【０２３８】
バッファ回路３１は、分圧器５の電圧Ｖ１〜Ｖ９を調整し、調整した電圧Ｖ１’〜Ｖ９を端子電圧としてコンデンサ２ａ〜２ｉに与えるものである。エミッタフォロア３２は、ＮＰＮ型のトランジスタ３２ａを用いて出力電圧Ｖ１〜Ｖ９を入力電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より上昇させるＮＰＮ型のエミッタフォロアである。これにより、電圧Ｖ１〜Ｖ９、ＶＨが正の電圧であり、圧電素子２１を駆動し圧電素子２１から電荷を回収した後における蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より少なくなってしまう場合に、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より低くなることを回避でき、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に正確に調整することができる。
【０２３９】
また、バッファ回路３１は、分圧器５内に流れる電流を増幅してコンデンサ２ａ〜２ｉに出力するようになっている。これにより、分圧器５の抵抗４に流れる電流量を低減でき、分圧器５で消費される電力を低減できる。その結果、消費電力をより一層低減できる。
【０２４０】
また、トランジスタ１６は、蓄電器３および分圧器５への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチとして用いられているものであり、実施の形態１〜３のトランジスタ６とは異なり、一定の期間（静電エネルギーの補給期間）のみ導通されている。
【０２４１】
次に、容量性負荷駆動回路３０の動作について図９および図１０に基づいて説明する。
【０２４２】
図９は、容量性負荷駆動回路３０の動作を示すタイミングチャートである。図９（ａ）は、スイッチ１７に入力される同期信号ＳＹＮＣの波形を示す波形図である。図９（ｂ）は、トランジスタ１６の動作を制御するトランジスタ１６の制御電圧Ｑの波形を示す波形図である。図９（ｃ）は、コンデンサ１１に印加されている電圧Ｖの波形を示す波形図である。
【０２４３】
図１０は、図９に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共に、スイッチ７の動作状態を示すものである。図１０（ａ）は、図９（ａ）に示す同期信号ＳＹＮＣの波形の一部を拡大して示す波形図である。図１０（ｂ）は、図８のスイッチ７の動作状態、すなわち接点Ｔ１〜Ｔ１０のうちのいずれが接続されているかを示すタイミングチャートである。図１０（ｃ）は、図９（ｂ）に示す制御電圧Ｑの波形の一部を拡大して示す波形図である。図１０（ｄ）は、図９（ｃ）に示す電圧Ｖの波形の一部を拡大して示す波形図である。
【０２４４】
まず、コンデンサ１１の駆動動作を開始する前の準備動作として、図９（ｂ）に示すように制御電圧Ｑが高レベルとなり、トランジスタ１６が導通状態（ＯＮ）にされる。これにより、バッファ回路３１の出力電圧Ｖ１’〜Ｖ９’が、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉに端子電圧として印加される。その後、所定時間が経過すると、制御電圧Ｑが図９（ｂ）に示すように低レベルとなり、トランジスタ１６が切断状態（ＯＦＦ）にされる。この所定期間は、コンデンサ２ａ〜２ｉの充電が十分に行える時間に設定される。
【０２４５】
トランジスタ１６が切断状態（ＯＦＦ）にされた後、図９（ａ）に示すように同期信号ＳＹＮＣがアクティブとなり、駆動動作が開始される。
【０２４６】
駆動動作は、実施の形態１と同様である。すなわち、まず、スイッチ１７が接点Ｔ０から接点Ｔ９へと順に切り替えられることによって、コンデンサ２ａ〜２ｉより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１の電圧Ｖが０から電圧Ｖ９’まで上昇する。次に、スイッチ１７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０２４７】
次に、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔより長い期間、スイッチ１７の接点が接点Ｔ１０に保持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ１７が接点Ｔ１０から接点Ｔ１へと順に切り替えられることによって、コンデンサ１１よりコンデンサ２ａ〜２ｉに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨから電圧Ｖ１’まで下降する。
【０２４８】
その後、スイッチ７の接続が接点Ｔ１から接点Ｔ０へと切り替えられることにより、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。
【０２４９】
その後、トランジスタ１６が所定期間のみ導通状態（ＯＮ）にされた後、次のコンデンサ１１の駆動動作に移行する。
【０２５０】
以上のようにして、トランジスタ１６は、コンデンサ１１に駆動電圧が印加されていない期間、すなわちコンデンサ１１が接地されている期間に、所定の時間だけ導通状態（ＯＮ）となる。これにより、所定の時間だけ電源電圧ＶＨを分圧器５に印加することになるので、消費電力をさらに低減できる。
【０２５１】
なお、上述の実施形態における容量性負荷駆動回路３０では、正の電圧の降下に対応すべく、ＮＰＮ型のトランジスタ３２ａを用いて入力電圧Ｖ１〜Ｖ９より出力電圧Ｖ１’〜Ｖ９’を上昇させるＮＰＮ型のエミッタフォロア３２を備えていた。
【０２５２】
しかしながら、負の電圧の降下（絶対値の減少）が起こる場合、ＮＰＮ型のエミッタフォロア３２に代えて、図１１に示すように、ＰＮＰ型のトランジスタ３３ａを用いて出力電圧を入力電圧より下降させるＰＮＰ型のエミッタフォロア３３を用いることが好ましい。これにより、電圧Ｖ１〜Ｖ９、ＶＨが負の電圧であり、圧電素子２１を駆動し圧電素子２１から電荷を回収した後における蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より少なくなってしまう場合に、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧の大きさが所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’の大きさより小さくなることを回避でき、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に正確に調整することができる。
【０２５３】
また、正の電圧Ｖを圧電素子２１に出力する場合であっても、機械の振動による圧電効果や、負荷の誘導成分の影響等によってコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より多くなってしまう場合にも、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より高くなることを回避するために、ＮＰＮ型のエミッタフォロア３２に代えて、図１１に示すＰＮＰ型のエミッタフォロア３３を用いるとよい。
【０２５４】
また、回路を動作させたときに、コンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より高めになるか低めになるか分からないときには、ＮＰＮ型のエミッタフォロア３２に代えて、図１２に示すトーテムポール型のエミッタフォロア３４を用いることが好ましい。この構成では、各チャンネルの入力側にスイッチ１６Ｂを設けることにより、予期しない迷路が構成され、ベース電流が流れ回路が誤動作すること確実に防止することができる。
【０２５５】
本実施形態の容量性負荷駆動回路３０は、上述のように、電圧調整機能を有する緩衝増幅手段（バッファ手段）であるエミッタフォロア３２を備えているので、分圧器５において調整される端子電圧（Ｖ１’〜Ｖ９’）をより正確に得ることができるとともに、分圧器５において消費される消費電力を低減できる。
【０２５６】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０は、スイッチング部であるトランジスタ１６が所定の期間のみ電源電圧ＶＨを分圧器５に印加するようになっているので、消費電力をさらに低減できる。
【０２５７】
〔実施の形態４Ａ〕
次に、本発明のさらに他の実施の形態を図７６に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、１Ａまたは３にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２５８】
図７６（ａ）に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０Ａは、蓄電器３と分圧器５との間にバッファ回路（緩衝増幅手段）３１が介在している点以外は、上述の実施の形態１Ａの容量性負荷駆動回路１Ａと同様である。
【０２５９】
また、容量性負荷駆動回路３０Ａによって駆動される容量性負荷は、上記の実施の形態３・４と同様に、インクジェットヘッド２３に備えられた圧電素子２１である。また、インクジェットヘッド２３には、上記の実施の形態３・４と同様に、圧電素子２１に加えてアナログスイッチ２２が備えられている。
【０２６０】
分圧器５は、１０個の抵抗により抵抗４外部からの電源電圧ＶＨを電圧Ｖ１〜Ｖ９に分配し、電圧Ｖ１〜Ｖ９を抵抗４間の接続点ａ〜ｉから出力する。
【０２６１】
バッファ回路３１は、９個のプッシュプル３５で構成されており、各プッシュプル３５は、分圧器５の抵抗４間の接続点ａ〜ｉとコンデンサ２ａ〜２ｉとの間のそれぞれに挿入されている。
【０２６２】
バッファ回路３１は、分圧器５の電圧Ｖ１〜Ｖ９を調整し、調整した電圧Ｖ１’〜Ｖ９を端子電圧としてコンデンサ２ａ〜２ｉに与えるものである。プッシュプル３５は、図７６（ｂ）に示すように、ＮＰＮ型のトランジスタ３５ａ、ＰＮＰ型のトランジスタ３５ｂを用いて出力電圧Ｖ１〜Ｖ９を入力電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に合せるエミッタフォロアである。これにより、電圧Ｖ１〜Ｖ９、ＶＨが正の電圧であり、圧電素子２１を駆動し圧電素子２１から電荷を回収した後における蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より少なくなってしまう場合に、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より低くなることを回避でき、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に正確に調整することができる。逆に圧電素子２１を駆動し圧電素子２１から電荷を回収した後における蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの電荷量が初期の電荷量より多くなってしまう場合に、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧が所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’より高くなることを回避でき、蓄電器３のコンデンサ２ａ〜２ｉの端子電圧を所定の電圧Ｖ１’〜Ｖ９’に正確に調整することができる。
【０２６３】
また、バッファ回路３１は、分圧器５内に流れる電流を増幅してコンデンサ２ａ〜２ｉに出力するようになっている。これにより、分圧器５の抵抗４に流れる電流量を低減でき、分圧器５で消費される電力を低減できる。その結果、消費電力をより一層低減できる。
【０２６４】
スイッチ１６Ａは、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に波形を示す制御電圧Ｑによって動作が制御される。
【０２６５】
駆動動作は、実施の形態１Ａと同様である。すなわち、まず、スイッチ１７が接点Ｔ０から接点Ｔ９へと順に切り替えられることによって、コンデンサ２ａ〜２ｉより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１の電圧Ｖが０から電圧Ｖ９’まで上昇する。次に、スイッチ１７の接続が、接点Ｔ９から接点Ｔ１０へと切り替えられると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０２６６】
次に、同期信号ＳＹＮＣのパルス幅ｔより長い期間、スイッチ１７の接点が接点Ｔ１０に保持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ１７が接点Ｔ１０から接点Ｔ１へと順に切り替えられることによって、コンデンサ１１よりコンデンサ２ａ〜２ｉに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨから電圧Ｖ１’まで下降する。
【０２６７】
その後、スイッチ７の接続が接点Ｔ１から接点Ｔ０へと切り替えられることにより、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。
【０２６８】
本実施形態の容量性負荷駆動回路３０Ａは、上述のように、電圧調整機能を有する緩衝増幅手段（バッファ手段）であるプッシュプル３５を備えているので、分圧器５において調整される端子電圧（Ｖ１’〜Ｖ９’）をより正確に得ることができるとともに、分圧器５において消費される消費電力を低減できる。
【０２６９】
〔実施の形態５〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図１３および図１４に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２７０】
図１３に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０には、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と同様に、コンデンサ２ａ〜２ｉからなる蓄電器３と、例えば１ｋΩの抵抗４からなる分圧器５とが備えられている。
【０２７１】
本実施形態の容量性負荷駆動回路４０は、容量性負荷であるコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに対して互いに異なる位相の電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣをそれぞれ印加してコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃを充放電させるものである。すなわち、駆動対象の容量性負荷は、３つの相に分けられており、Ａ相の電圧ＶＡが印加されるコンデンサ１１Ａと、Ｂ相の電圧ＶＢが印加されるコンデンサ１１Ｂと、Ｃ相の電圧ＶＣが印加されるコンデンサ１１Ｃとからなっている。
【０２７２】
本実施形態においては、上述の実施形態とは異なり、蓄電器３および分圧器５からコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣをそれぞれ出力する出力線３７・３８・３９は、その途中で、互いに異なる２種類の経路、すなわち、蓄電器３よりコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃヘ静電エネルギーを供給する経路である充電経路（エネルギー供給経路）３７ａ・３８ａ・３９ａと、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃより蓄電器３ヘ静電エネルギーを回収する経路である放電経路（エネルギー回収経路）３７ｂ・３８ｂ・３９ｂとに分離されている。
【０２７３】
充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａには、蓄電器３からコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃヘ向かう方向に電流の方向を規制する整流ダイオード（整流手段）６５が設けられ、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂには、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃから蓄電器３ヘ向かう方向に電流の方向を規制する整流ダイオード（整流手段）６６が設けられている。これらにより、蓄電器３からの電圧は、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａを介して容量性負荷に印加され、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃから放電された静電エネルギーは放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂを介して蓄電器３へと戻される。
【０２７４】
そして、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０には、実施の形態１におけるロータリー型のスイッチ７の代わりに、スイッチとして用いるトランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃ・６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃと、それぞれ９個のトランジスタ４１〜４９および９個のトランジスタ５１〜５９からなるスイッチング回路（切り替え手段）５０・６０と、トランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃからなる選択回路（選択手段）６２と、トランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃからなる選択回路（選択手段）６４とが備えられている。
【０２７５】
トランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃは、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１０に相当するものである。トランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃは、電源端子９からの電源電圧ＶＨを出力線３７・３８・３９を介してコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに供給するものであり、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１０が接続されている期間に相当する期間のみ導通状態となる。なお、トランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃには、トランジスタ６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃを保護するのためのダイオード６９が設けられている。
【０２７６】
トランジスタ６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃは、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ０に相当する。トランジスタ６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃは、出力線３７・３８・３９を介してコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃを接地するものであり、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ０が接続されている期間に相当する期間のみ導通状態となる。なお、トランジスタ６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃには、トランジスタ６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃを保護するためのダイオード７３が設けられている。
【０２７７】
スイッチング回路５０の９個のトランジスタ４１・４２・４３・４４・４５・４６・４７・４８・４９およびスイッチング回路６０の９個のトランジスタ５１・５２・５３・５４・５５・５６・５７・５８・５９はそれぞれ、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・Ｔ４・Ｔ５・Ｔ６・Ｔ７・Ｔ８・Ｔ９に相当するものである。
【０２７８】
スイッチング回路５０は、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに設けられている。また、トランジスタ４１・４２・４３・４４・４５・４６・４７・４８・４９は、一端が分圧器５を介してコンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉにそれぞれ接続されている一方、他端が後述するトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃに共通に接続されている。トランジスタ４１・４２・４３・４４・４５・４６・４７・４８・４９はそれぞれ、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・Ｔ４・Ｔ５・Ｔ６・Ｔ７・Ｔ８・Ｔ９が接続されている期間のうちの昇圧期間（充電期間）に相当する期間のみ導通状態となる。
【０２７９】
スイッチング回路６０は、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに設けられている。また、トランジスタ５１・５２・５３・５４・５５・５６・５７・５８・５９は、一端が分圧器５を介してコンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉにそれぞれ接続されている一方、他端が後述するトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃに共通に接続されている。トランジスタ５１・５２・５３・５４・５５・５６・５７・５８・５９はそれぞれ、実施の形態１におけるスイッチ７の接点Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・Ｔ４・Ｔ５・Ｔ６・Ｔ７・Ｔ８・Ｔ９が接続されている期間のうちの降圧期間（放電期間）に相当する期間のみ導通状態となる。
【０２８０】
したがって、トランジスタ６８Ａ（または６８Ｂまたは６８Ｃ）、トランジスタ６７Ａ（または６７Ｂまたは６７Ｃ）、トランジスタ４１・４２・４３・４４・４５・４６・４７・４８・４９、およびトランジスタ５１・５２・５３・５４・５５・５６・５７・５８・５９は、１つのみが選択的に導通状態となる。そして、これらは、トランジスタ６８Ａ（または６８Ｂまたは６８Ｃ）、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、６７Ａ（または６７Ｂまたは６７Ｃ）、５９、５８、５７、５６、５５、５４、５３、５２、５１、６８Ａ（または６８Ｂまたは６８Ｃ）という順序で選択される。これにより、実施の形態１と同様にして、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すようなほぼ台形の階段状パルス電圧が電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣとしてコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに印加される。また、実施の形態１と同様にして、電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣの上昇時には、コンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉからコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃへ静電エネルギーが供給され、電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣの降下時には、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃからコンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉへ静電エネルギーが回収される。
【０２８１】
選択回路６２は、内部のトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃの接続状態を切り替えることによりコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのうちの１つに対して選択的に充電を行うためのものであり、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられている。充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられたトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃをスイッチとして用いることによって、スイッチング回路５０の出力電圧をコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのいずれに印加するか選択することができ、そのことにより、各コンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを異なるタイミングで充電することができる。
【０２８２】
選択回路６４は、内部のトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃの接続状態を切り替えることによりコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのうちの１つに対して選択的に充電を行わせるためのものであり、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられている。放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられたトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃをスイッチとして用いることによって、スイッチング回路６０の出力電圧をコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのいずれに印加するか選択することができ、そのことにより、各コンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを異なるタイミングで放電させることができる。
【０２８３】
このような動作の例を示したのが図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）のタイミングチャートである。それぞれの図は、それぞれのコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに印加される電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣの時間変化を表している。充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられたトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃと、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられたトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃとをスイッチとして用いてＯＮ−ＯＦＦタイミングを調整することにより、図１４に示されているようなタイミングでコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを駆動することができる。
【０２８４】
本実施形態の容量性負荷駆動回路４０は、以上のように、実施の形態１と同様にして、コンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに蓄積した静電エネルギーの大部分をコンデンサ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇ・２ｈ・２ｉに回収・再利用できる。
【０２８５】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０は、複数のコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを選択する選択回路６２・６４を有しているので、複数のコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃに異なるタイミングで電圧を印加することができる。
【０２８６】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０は、さらに充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａと放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂとが分離された構成である。
【０２８７】
これにより、充電とのタイミングと放電のタイミングとを独立して制御でき、図１４に示すように、あるコンデンサ１１Ａの放電期間中に他のコンデンサ１１Ｂの充電を行うことが可能となる。また、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａと放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂとを分離することにより、充電特性と放電特性とを個別に最適化することができる。
【０２８８】
〔実施の形態５Ａ〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、１Ａ、または５にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２８９】
本実施形態の容量性負荷駆動回路４０Ａは、以下の相違点以外は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路４０と同様の構成を備えている。
【０２９０】
第１の相違点は、実施の形態５の容量性負荷駆動回路４０では、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとを直接的に接続していたのに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路４０Ａは、図７７に示すように、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとの間にそれぞれ、実施の形態１Ａと同様のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９が設けられている点である。
【０２９１】
第２の相違点は、容量性負荷駆動回路４０Ａは、実施の形態１Ａと同様のスイッチ１６Ａを備える点である。
【０２９２】
本実施形態では、これら第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０２９３】
〔実施の形態６〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図１５および図１６に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または５にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２９４】
本実施形態の容量性負荷駆動回路７０は、実施の形態５の容量性負荷駆動回路４０に対し、スイッチング回路５０・６０における選択回路６２・６４側に、整流ダイオード（整流手段）７１・７２を設けた点のみが実施の形態５の容量性負荷駆動回路４０と異なっている。
【０２９５】
整流ダイオード７１は、スイッチング回路５０のトランジスタ４１〜４９の各々における選択回路６２側に設けられている。また、整流ダイオード７２は、スイッチング回路６０のトランジスタ５１〜５９の各々における選択回路６４側に設けられている。
【０２９６】
このように整流ダイオード７１・７２を設けたことで、スイッチング回路５０・６０のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延などにより、スイッチング回路５０またはスイッチング回路６０において複数のトランジスタ（４１〜４９、５１〜５９）が導通状態になってしまった場合でも、短絡電流が流れることがなく、回路を破損することを防止できる。
【０２９７】
本実施形態においても、上述の実施の形態５と同様に、駆動対象の容量性負荷は、３つの相に分けられており、Ａ相の電圧ＶＡが印加されるコンデンサ１１Ａと、Ｂ相の電圧ＶＢが印加されるコンデンサ１１Ｂと、Ｃ相の電圧ＶＣが印加されるコンデンサ１１Ｃとからなっている。
【０２９８】
また、本実施形態においても、上述の実施の形態５と同様に、充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられたトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃと、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられたトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃとをスイッチとして用いることによって、スイッチング回路６０の出力電圧をコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃのいずれに印加するか選択することができる。そのことにより、各コンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを異なるタイミングで充電および放電させることができる。
【０２９９】
このような動作の例を示したのが図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）のタイミングチャートである。それぞれの図は、それぞれのコンデンサ１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃに印加される電圧ＶＡ・ＶＢ・ＶＣの時間変化を表している。充電経路３７ａ・３８ａ・３９ａに備えられたトランジスタ６１Ａ・６１Ｂ・６１Ｃと、放電経路３７ｂ・３８ｂ・３９ｂに備えられたトランジスタ６３Ａ・６３Ｂ・６３Ｃとをスイッチとして用いてＯＮ−ＯＦＦタイミングを調整することにより、図１６に示されているようなタイミングでコンデンサ１１Ａ〜１１Ｃを駆動することができる。
【０３００】
〔実施の形態６Ａ〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、１Ａ、または６にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３０１】
本実施形態の容量性負荷駆動回路７０Ａは、以下の相違点以外は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路７０と同様の構成を備えている。
【０３０２】
第１の相違点は、実施の形態６の容量性負荷駆動回路７０では、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとを直接的に接続していたのに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路７０Ａは、図７８に示すように、分圧器５の９つの接続点（分圧点）ａ〜ｉと、接点Ｔ１〜Ｔ９に接続されたラインとの間にそれぞれ、実施の形態１Ａと同様のスイッチＳＷ１〜ＳＷ９が設けられている点である。
【０３０３】
第２の相違点は、容量性負荷駆動回路７０Ａは、実施の形態１Ａと同様のスイッチ１６Ａを備える点である。
【０３０４】
本実施形態では、これら第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０３０５】
〔実施の形態７〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図１７ないし図１９に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３０６】
実施の形態１の容量性負荷駆動回路１が、抵抗４を用いて電圧を分割して設定する分圧器５を備える構成であったのに対して、図１７に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路８１は、分圧された電圧を安定化させるための定電圧手段（定電圧素子）としてのツェナーダイオード８４Ａ〜８４Ｅを用いて電圧を分割して設定する分圧器８５を備えている点が実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と異なっている。
【０３０７】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路８１は、コンデンサ２ａ〜２ｉを並列接続した構成の蓄電器３に代えて、コンデンサ（エネルギー蓄積素子）８２Ａ〜８２Ｅを直列接続した構成の蓄電器８３を備えている点も、実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と異なる。
【０３０８】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路８１は、ロータリー型のスイッチ７に代えて、複数のスイッチ９１〜９６からなるスイッチング回路（切り替え手段）８７を備えている点も実施の形態１の容量性負荷駆動回路１と異なっている。
【０３０９】
分圧器８５は、電源端子９とグラウンドの間に直列接続された複数の定電圧素子としてのツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅにより、電源電圧ＶＨを所定の電圧Ｖ１〜Ｖ４に分圧し、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅ間の接続点から蓄電器８３に出力するものである。
【０３１０】
蓄電器８３は、グラウンドと電源端子９との間にコンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅをグラウンド側からこの順で直列接続した構成となっている。そして、コンデンサ８２Ａの一端は接地され、コンデンサ８２Ａの他端には分圧器８５から電圧Ｖ１が印加されている。また、コンデンサ８２Ｂの両端には電圧Ｖ１および電圧Ｖ２が、コンデンサ８２Ｃの両端には電圧Ｖ２および電圧Ｖ３が、コンデンサ８２Ｄの両端には電圧Ｖ３および電圧Ｖ４がそれぞれ印加されている。また、コンデンサ８２Ｅの一端には電源端子９から電源電圧ＶＨが供給され、コンデンサ８２Ｅの他端には分圧器８５から電圧Ｖ４が印加されている。
【０３１１】
スイッチング回路８７の６個のスイッチ９１〜９６は、基本的には、スイッチ７の接点Ｔ０〜Ｔ１０に相当するものである。すなわち、スイッチング回路８７は、接地されたスイッチ９１、蓄電器８３および分圧器８５から電圧Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４がそれぞれ印加されるスイッチ９２〜９５、および電源端子９に接続されたスイッチ９６のうちの１つを選択してＯＮ状態にするものである。そして、初期状態ではスイッチ９１が選択されている。そして、次に、スイッチ９２・９Ｓ（４）・９５がこの順で選択されることによって、コンデンサ８２Ａ〜８２Ｅより順次、コンデンサ１１に静電エネルギーが供給され、コンデンサ１１の電圧Ｖが０から電圧Ｖ４まで上昇する。次に、スイッチ９６が選択されると、コンデンサ１１が電源端子９に接続され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖは、外部からの電源電圧ＶＨと等しくなる。
【０３１２】
次に、所定期間、スイッチ９６のＯＮ状態が維持され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨに維持された後、スイッチ９５・９４・９Ｓ（２）がこの順で選択されることによって、コンデンサ１１よりコンデンサ８２Ａ〜８２Ｅに順次エネルギーが回収され、コンデンサ１１の電圧Ｖが電源電圧ＶＨから電圧Ｖ１まで下降する。
【０３１３】
その後、スイッチ９１が選択されることにより、コンデンサ１１が接地され、コンデンサ１１に印加される電圧Ｖはグラウンドと同じ０となる。
【０３１４】
次に、分圧器８５の動作原理を、図１８を用いて説明する。
【０３１５】
図１８（ａ）に示すように、ツェナーダイオード８４Ｂのカソード側の端子電圧Ｖ２に対して出力端子電圧（スイッチ９３の電位）Ｐ２を上昇させる方向に、コンデンサ１１からの電流の流入が起きると、コンデンサ１１からの電流の流出入に応じてコンデンサ８２Ａ・８２Ｂへ負荷電流が流入し吸収を図る。それと並行して、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂの動作点が深くなり、インピーダンスが低下し、コンデンサ１１よりツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂを介して接地線ヘ電流が流入し出力端子電圧Ｐ２はツェナー電圧Ｖ２を維持する。
【０３１６】
また、図１８（ｂ）に示すように、ツェナーダイオード８４Ｃのアノード側の端子電圧Ｖ２に対して出力端子電圧Ｐ２を降下させる方向のコンデンサ１１からの電流の流出入が起きると、コンデンサ１１からの電流の流出入に応じてコンデンサ８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅからコンデンサ１１へ電流が流れ、吸収を図る。それと並行して、ツェナーダイオード８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅの動作点が深くなり、インピーダンスが低下し、電源線よりツェナーダイオード８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅを介してコンデンサ１１へ電流が流入し、出力端子電圧Ｐ２はツェナー電圧Ｖ２を維持する。
【０３１７】
このように出力端子電圧Ｐ２を上昇もしくは降下させようとするコンデンサ１１からの電流の流出入をツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅが吸収する。厳密に言えば動作点の移動に伴いツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧は変化する。しかしながら、その変化量は僅かであり、実用上無視できる。したがって、出力端子電圧Ｐ１〜Ｐ４、すなわちコンデンサ８２Ａ〜８２Ｅの端子電圧を一定に維持することができる。
【０３１８】
なお、本実施形態の容量性負荷駆動回路８１に対し、図１９に示す容量性負荷駆動回路１００のように、グラウンドと電源端子９との間にコンデンサ１０１Ａ・１０１Ｂ・１０１Ｃ・１０１Ｄ・１０１Ｅをグラウンド側からこの順で直列接続した構成の緩衝回路１０２を設けてもよい。これにより、コンデンサ１１から分圧器８５への流入電流、あるいは分圧器８５からコンデンサ１１への流出電流をバッファして吸収することができる。その結果、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅの負担を低減できる。
【０３１９】
さらに、図１９に示す容量性負荷駆動回路１００のように、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅ間の接続点とコンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅ間の接続点との間に、電流制限用抵抗１０３・１０４・１０５・１０６を挿入し、変動調整部１０７を構成してもよい。これにより、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅに作用する負荷をさらに低減できる。
【０３２０】
〔実施の形態６Ａ〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７９および図８０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または７にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３２１】
本実施形態の容量性負荷駆動回路８１Ａは、以下の相違点以外は、実施の形態２の容量性負荷駆動回路８１と同様の構成を備えている。
【０３２２】
相違点は、実施の形態６の容量性負荷駆動回路７０では、分圧器５の６つの接続点とスイッチ９１〜９６とを直接的に接続していたのに対し、本実施形態の容量性負荷駆動回路７０Ａは、図７９および図８０に示すように、分圧器５の６つの接続点のうち接地されているものを除く５つの接続点とスイッチ９２〜９６との間にそれぞれ、実施の形態１ＡのスイッチＳＷ１〜ＳＷ９と同様のスイッチＳＷ１２〜ＳＷ１６が設けられている点である。
【０３２３】
本実施形態では、これら第１および第２の相違点により、電圧パルスの立上げから立ち下げまでの間に他の回路から蓄電器３にエネルギー供給が行われないようになっている。これにより、他の回路からのエネルギー供給によってコンデンサ１１から蓄電器３へのエネルギー回収効率が悪くなることを回避できる。
【０３２４】
〔実施の形態８〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図２０に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または７にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３２５】
上述の実施の形態７の構成では、電源電圧やツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧のバラツキ、経時変化、温度変動などにより、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計に対して電源電圧ＶＨが大きくなると、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅを焼損する恐れがある。また、上述の実施の形態７の構成では、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計に対して電源電圧ＶＨが小さくなると各コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅの端子電圧が不確定となる恐れがある。
【０３２６】
本実施形態では、このような問題を解決する容量性負荷駆動回路について説明する。
【０３２７】
図２０に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１１０は、実施の形態７の容量性負荷駆動回路８１におけるツェナーダイオード８４Ｅに代えて、プルアップ抵抗１０８を用い、ツェナーダイオード８４Ｄの端子をプルアップ抵抗１０８で電源線９７にプルアップしたものである。すなわち、容量性負荷駆動回路１１０は、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計と電源電圧ＶＨとの差を、最も電源線９７に近い段（最上段）で吸収させたものである。この構成では、電源線９７よりプルアップ抵抗１０８を介してツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄにバイアス電流が与えられ、コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅの端子電圧が安定化する。ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄのツェナー電圧の合計は、電源電圧ＶＨより小さくなるように設定されている。
【０３２８】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路１１０においても、図１９の容量性負荷駆動回路１００と同様に、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ、プルアップ抵抗１０８間の接続点と、コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅ間の接続点との間に、電流制限用抵抗１０３・１０４・１０５・１０６を挿入し、変動調整部１０７を構成している。これにより、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄに作用する負荷をさらに低減できる。
【０３２９】
なお、プルアップ抵抗１０８を設ける代わりに、実施の形態７の容量性負荷駆動回路８１におけるツェナーダイオード８４Ａに代えて、プルダウン抵抗を用い、ツェナーダイオード８４Ｄの端子をプルダウン抵抗で接地線９８にプルダウンしてもよい。これによっても、プルアップした場合と同様の効果が得られ、コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅの端子電圧が安定化する。
【０３３０】
〔実施の形態９〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図２１に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または７にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３３１】
本実施形態では、実施の形態８で述べたツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計と電源電圧ＶＨとの差に関わる問題を解決する容量性負荷駆動回路について説明する。
【０３３２】
本実施形態の容量性負荷駆動回路１２０は、図２１に示すように、電源電圧ＶＨとツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄのツェナー電圧の合計との差を中間段で吸収するように、ツェナーダイオード（８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｄ・８４Ｅ）を電源線９７側（８４Ｄ・８４Ｅ）と接地線９８側（８４Ａ・８４Ｂ）とに分割し、電源線９７側のツェナーダイオード８４Ｄ・８４Ｅをプルアップ抵抗１１１で電源線９７にプルアップし、接地線９８側のツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂをプルダウン抵抗１１２で接地線９８にプルダウンし、バイアス電流を与えている。ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｄ・８４Ｅのツェナー電圧の合計は、電源電圧ＶＨより小さくなるように設定されている。
【０３３３】
容量性負荷駆動回路１２０は、電源線９７と接地線９８との間に並列接続された第１の分圧器１１３Ａおよび第２の分圧器１１３Ｂからなる分圧器１１３を備えている。第１の分圧器１１３Ａは、電源線９７と接地線９８との間に直列接続されたツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂを含んでおり、電源線９７との間にプルアップ抵抗１１１が挿入されている。第２の分圧器１１３Ｂは、電源線９７と接地線９８との間に直列接続されたツェナーダイオード８４Ｄ・８４Ｅを含んでおり、ツェナーダイオード８４Ｄ・８４Ｅと接地線９８との間にプルダウン抵抗１１２が挿入されている。
【０３３４】
このようにして、電源電圧ＶＨとツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄのツェナー電圧の合計との差を中間段で吸収することにより、電源線９７近傍及び接地線９８近傍の端子の電圧の安定性を保つことができる。
【０３３５】
また、本実施形態の容量性負荷駆動回路１２０においても、図１９の容量性負荷駆動回路１００と同様に、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｃ・８４Ｄ、プルアップ抵抗１１１、プルダウン抵抗１１２間の接続点と、コンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅ間の接続点との間に、電流制限用抵抗１０３・１０４・１０５・１０６を挿入し、変動調整部１０７を構成している。これにより、ツェナーダイオード８４Ａ・８４Ｂ・８４Ｄ・８４Ｅに作用する負荷をさらに低減できる。
【０３３６】
〔実施の形態１０〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図２２に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、７、または９にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０３３７】
実施の形態７〜９のように、コンデンサ８２Ａ〜８２Ｅを直列接続した構成の蓄電器８３では、スイッチ９１〜９６のいずれが導通されたときにも、コンデンサ１１からの電流の流出入は全てのコンデンサ８２Ａ〜８２Ｅに影響してしまうという問題がある。
【０３３８】
そこで、本実施形態では、この問題を解決する容量性負荷駆動回路について図２２に基づいて説明する。
【０３３９】
図２２に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路１３０は、蓄電器８３に代えて蓄電器１２５を備えている点以外は、実施の形態９の容量性負荷駆動回路１２０と同様の構成を備えている。
【０３４０】
蓄電器１２５では、コンデンサ（エネルギー蓄積素子）１２１〜１２４の一方の端子を電源線９７または接地線９８に接続し、コンデンサ１２１〜１２４の他方の端子を、電源電圧ＶＨを分圧した電圧Ｖ１〜Ｖ４が印加されるスイッチ９２〜９５に接続している。より詳細には、コンデンサ１２１は、接地線９８とスイッチ９２との間に介在しており、コンデンサ１２２は、接地線９８とスイッチ９３との間に介在しており、コンデンサ１２３は、電源線９７とスイッチ９４との間に介在しており、コンデンサ１２４は、電源線９７とスイッチ９５との間に介在している。
【０３４１】
これにより、スイッチ９２〜９５の１つが選択されると、コンデンサ１２１〜１２４のうちの１つのコンデンサのみがコンデンサ１１に接続される。これにより、コンデンサ１２１〜１２４を個々に分離し、コンデンサ１２１〜１２４同士の干渉を防止できる。すなわち、スイッチ９２〜９５のいずれが導通されたときにも、コンデンサ１１からの電流の流出入はコンデンサ１２１〜１２４のうちの１つにしか影響しない。
【０３４２】
実施の形態９および実施の形態１０のように、電源電圧ＶＨとツェナー電圧との差を中間段で吸収させる構成とした場合、吸収させる段数、すなわちプルアップされたラインとプルダウンされたラインとの間に介在するコンデンサ８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄ・８２Ｅの数は、任意であるが、１段とすることが好ましい。
【０３４３】
また、実施の形態９および実施の形態１０のように、電源電圧ＶＨとツェナー電圧との差を中間段で吸収させる構成とした場合、接地線９８側のツェナーダイオードの数、すなわち第１の分圧器１１３Ａに含まれるツェナーダイオードの数と、電源線９７側のツェナーダイオードの数、すなわち第２の分圧器１１３Ｂに含まれるツェナーダイオードの数との差を１個以内とすることが、電圧の安定性の点で望ましい。
【０３４４】
なお、実施の形態７〜１０においては、分圧された電圧を安定化させるための定電圧手段（定電圧素子）としてツェナーダイオードを用いた場合について説明したが、ツェナーダイオードに代えて他の定電圧手段（定電圧素子）、例えばシャントレギュレータを用いてもよい。
【０３４５】
〔実施の形態１１〕
本発明を適用したインクジェットプリンタ（画像形成装置）の実施の一形態を、図７、図２３、および図２４に基づいて説明する。
【０３４６】
図２３は、インクジェットプリンタ（画像形成装置）の要部を示す斜視図である。
【０３４７】
図２３に示すように、本実施形態のインクジェットプリンタ（画像形成装置）２１０では、キャリッジ２１１がタイミングベルト２１２を介してパルスモータ２１３に接続され、ガイド部材２１４に案内されて記録用紙２１５の紙幅方向に往復動するように構成されている。
【０３４８】
インクジェットヘッド２３は、キャリッジ２１１の上部に載置されているインクカートリッジ２１７からインクの補給を受けてキャリッジ２１１の移動に合わせて記録用紙２１５にインク滴を吐出してドットを形成し、記録用紙２１５に画像や文字を印刷する。
【０３４９】
図２４は、インクジェットヘッド２３の構成を示す断面図である。
【０３５０】
図２４に示すように、インクジェットヘッド２３では、ノズルプレート２２０にノズル開口２２１が形成され、流路形成板２２２には、圧力発生室２２３を区画する通孔、圧力発生室２２３に両側で連通する２つのインク供給口２２４を区画する通孔または溝、およびこれらのインク供給口２２４にそれぞれ連通する２つの共通のインク室２２５を区画する通孔が形成されている。振動板２２６は、弾性変形可能な薄板から構成され、ピエゾ素子などの圧電素子２１の先端に当接し、流路形成板２２２を挟んでノズルプレート２２０と液密に一体に固定され、流路ユニット２２８を構成している。圧電素子２１は、固定基板２３２に固定されている。
【０３５１】
このような構成により、圧電素子２１が収縮して圧力発生室２２３が膨張すると、共通のインク室２２５のインクがインク供給口２２４を経由して圧力発生室２２３に流れ込む。所定時間の経過後に圧電素子２１が伸長して圧力発生室２２３が収縮すると、圧力発生室２２３のインクが圧縮されてノズル開口２２１からインク滴が吐出する。
【０３５２】
インクジェットヘッド２３の圧電素子２１には、図７に示すように、容量性負荷駆動回路１がアナログスイッチ２２を介して接続されている。容量性負荷駆動回路１は、ノズル開口２２１からインク滴を吐出させるのに必要な電圧値の台形波を発生させるように構成されている。また、アナログスイッチ２２は、容量性負荷駆動回路１の出力電圧Ｖを、印刷データに対応する圧電素子２１に対して選択的に印加する。
【０３５３】
以上のようにして、本発明にかかる容量性負荷駆動回路１をインクジェットプリンタ（画像形成装置）２１０の圧電素子の駆動に用いることで、インクジェットプリンタ（画像形成装置）２１０の消費電力を低く抑えることができる。
【０３５４】
なお、以上、インクを加圧することによりインクを液滴状に吐出させるインク吐出手段として圧電素子を用いたインクジェットプリンタ（画像形成装置）２１０において、本発明にかかる容量性負荷駆動回路を圧電素子（容量性負荷）の駆動に用いた例について説明した。しかしながら、本発明にかかる容量性負荷駆動回路は、インク吐出手段として静電駆動電極を用いた静電方式（２つの電極（静電駆動電極）間に電圧を印加することによる電極間の静電吸引力を用いてインクを吐出する方式など）のインクジェットプリンタにおける静電駆動電極の駆動にも用いることができ、その場合にも同様の消費電力抑制効果を得ることができる。
【０３５５】
また、本発明にかかるインクジェットプリンタあるいは画像形成装置は、当然ながら、印刷専用の装置でなくともよく、複写機やファクシミリ装置等の機能を兼ね備える複合機であってもよい。
【０３５６】
〔実施の形態１２〕
ここで、本発明の原理について説明する。
【０３５７】
図５０の回路において、図５０（ａ）に示すように、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１の初期電位をＶ０、容量性負荷Ｃｄの初期電位を０とする。ｔ＝０でスイッチＳＷ１をＯＮにすると、図５０（ｂ）に示すように、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの電位差により、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１から容量性負荷Ｃｄへ電流Ｉが流れ、容量性負荷Ｃｄが充電される。この時の容量性負荷Ｃｄの両端電圧は、以下の式で表される。
【０３５８】
【数１】
スイッチＳＷ１のＯＮ後、十分に時間が経過すると、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１の電圧Ｖｓと容量性負荷Ｃｄの電圧Ｖｄとの差（エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの電位差）がなくなり、電流Ｉは０になる。この電圧Ｖｓ・Ｖｄおよび電流Ｉの時間変化を図５１（ａ）（ｂ）に示す。この飽和電圧を、Ｖ１とする。
【０３６０】
【数２】
次に、スイッチＳＷ１をＯＦＦとし、初期電位Ｖ０＋ΔＶのエネルギー蓄積素子Ｃｓ２に容量性負荷Ｃｄを接続する（図５２参照）。容量性負荷Ｃｄは、容量性負荷Ｃｄとエネルギー蓄積素子Ｃｓ２との電位差によって充電される。このときの容量性負荷Ｃｄの両端電圧は、以下の式で表される。
【０３６２】
【数３】
スイッチＳＷ２のＯＮ後、十分に時間が経過すると、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの電位差がなくなり、電流Ｉは０になる（図５２参照）。この飽和電圧をＶ２とする。
【０３６４】
【数４】
さらに、スイッチＳＷ２をＯＦＦにし、スイッチＳＷ１をＯＮにする（図５３参照）。容量性負荷Ｃｄとエネルギー蓄積素子Ｃｓ２との電位差によって、容量性負荷Ｃｄが放電される。この時の容量性負荷Ｃｄの両端電圧は、以下の式で表される。
【０３６６】
【数５】
スイッチＳＷ１のＯＮ後、十分に時間が経過すると、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの電位差がなくなり、電流Ｉは０になる。この飽和電圧をＶ３とする。
【０３６８】
【数６】
いま容量性負荷Ｃｄの静電容量Ｃｄに比べてエネルギー蓄積素子Ｃｓ１の静電容量Ｃｓ１およびエネルギー蓄積素子Ｃｓ２の静電容量Ｃｓ２が十分に大きい場合を考えると、以下の式が成立する。
【０３７０】
【数７】
従って、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１については、初期電位Ｖ０と、容量性負荷Ｃｄを充電した後の電位Ｖ１と、容量性負荷Ｃｄから回生を受けた後の電位Ｖ３とがほぼ等しくなり、エネルギー蓄積素子Ｃｓ１と容量性負荷Ｃｄとの間ではエネルギーロスが見かけ上０になる。
【０３７２】
次に、動作原理説明のための実施形態として、図３０に示す４段の容量性負荷駆動回路３０１を例に挙げて説明する。
【０３７３】
容量性負荷駆動回路３０１は、圧電素子等の容量性負荷３１１を充放電することで容量性負荷３１１を駆動するものであり、容量性負荷３１１とグラウンドとの間に並列に接続されたエネルギー蓄積素子としてのコンデンサＣ（１）、Ｃ（２）、およびＣ（３）を備えている。また、電源電圧ＶＨを供給するための直流電源（電源）である電力源３０９が設けられている。
【０３７４】
図示しないが、これらコンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）に初期電位（初期電荷）を付与する初期電位付与手段が設けられている。この初期電位付与手段は、電力源３０９から供給されている電源電圧ＶＨと接地電位（＝０）との間の電位差（電圧）を４等分に分割（分圧）し、分圧によって生成された３つの電位Ｖ１（＝１／４・ＶＨ）、Ｖ２（＝２／４・ＶＨ）、およびＶ３（＝３／４・ＶＨ）をそれぞれコンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）に初期電位として付与するものである。この初期電位付与手段は、例えば、グラウンド（接地点）と電力源３０９との間に接続され、接地電位と電源電圧ＶＨとの間の電位差を分圧し、分圧された電圧をコンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）が接続されている分圧点に供給する分圧手段である。上記分圧手段としては、例えば、前述した分圧器５と同様、電源電圧Ｖが供給されている電力供給点ＶＨ（電源端子）とグラウンド（接地端子）との間に直列に接続された４つの抵抗を備える抵抗分圧回路を用いることができる。
【０３７５】
さらに、容量性負荷３１１とコンデンサＣ（１）、Ｃ（２）、およびＣ（３）との間にはそれぞれ、スイッチング素子Ｓ（１）、Ｓ（２）、およびＳ（３）が接続され、電力源３０９と容量性負荷３１１との間にはスイッチング素子Ｓ（４）が接続され、接地電位Ｇと容量性負荷３１１との間にはスイッチング素子Ｓ（０）が接続されている。この形態では、スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）によって切り替え手段が構成されている。一方、容量性負荷３１１の他端はグラウンドに接続されている。また、コンデンサＣ（１）、Ｃ（２）、Ｃ（３）の他端は接地点（基準電位端子、接地端子）Ｃ（０）を介してグラウンドに接続されている。
【０３７６】
以上の構成を備える容量性負荷駆動回路３０１の動作について、以下、図３１〜図３３に基づいて説明する。なお、以下、説明の都合上、電源電圧ＶＨが正電位である場合について説明する。電源電圧ＶＨが負電位である場合の動作も、電位の極性および電荷移動方向が逆になる以外は同様である。
【０３７７】
初期的に、図３１（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）のうちスイッチング素子Ｓ（０）のみを接続状態（ＯＮ状態）とし、容量性負荷３１１には電荷が蓄積されていない状態（初期状態）とする（図８１のＳ０）。
【０３７８】
第１のステップとして、図３１（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（０）を切断状態（ＯＦＦ状態）とし、次いで、スイッチング素子Ｓ（１）を接続状態とする。このとき、コンデンサＣ（１）には電位Ｖ１（＝１／４・ＶＨ）のエネルギーが蓄積されており、容量性負荷３１１には電荷が蓄積されていないため、コンデンサＣ（１）と容量性負荷３１１との間には、ＶＨ／４の電位差がある。この電位差ＶＨ／４により、コンデンサＣ（１）の静電容量Ｃ１と容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（１）から容量性負荷３１１へ移動する。すなわち、コンデンサＣ（１）から容量性負荷３１１への静電エネルギー（以下、適宜、単に「エネルギー」と呼ぶ）の注入が行われ、容量性負荷３１１が充電される（図８１のＳ１）。コンデンサＣ（１）の電位は容量性負荷３１１に流れ込んだ電荷分低くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（１）から流れ込んだ電荷分高くなる。コンデンサＣ（１）の静電容量Ｃ１が容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄより十分に大きい（Ｃ１＞Ｃｄ）場合、コンデンサＣ（１）の電位変化は小さい。スイッチング素子Ｓ（１）が接続状態とされている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（１）と容量性負荷３１１の電位はほぼ等しくなる。したがって、充電後のコンデンサＣ（１）および容量性負荷３１１のの電位は、コンデンサＣ（１）の初期電位ＶＨ／４（＝Ｖ１）より若干低い電位となる（図３３参照）。この電位をＶ１’とする。
【０３７９】
第２のステップとして、図３１（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（１）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（２）を接続状態とする。このときコンデンサＣ（２）には電位Ｖ１’よりも高い電位である電位Ｖ２のエネルギーが蓄積されているため、コンデンサＣ（２）の静電容量Ｃ２と容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（２）から容量性負荷３１１へ移動する。すなわち、電位差Ｖ２‐Ｖ１’（＝ＶＨ／４＋α；αはＶＨと比較して非常に小さい正の値）によって、コンデンサＣ（２）から容量性負荷３１１にエネルギーの注入が行われ、容量性負荷３１１がさらに充電される（図８１のＳ２）。コンデンサＣ（２）の電位は容量性負荷３１１に流れ込んだ電荷分低くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（２）から流れ込んだ電荷分高くなる。コンデンサＣ（２）の静電容量Ｃ２が容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄより十分に大きい（Ｃ２＞Ｃｄ）場合、コンデンサＣ（２）の電位変化は小さい。スイッチング素子Ｓ（２）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（２）と容量性負荷３１１の電位はほぼ等しくなる。したがって、充電後のコンデンサＣ（２）および容量性負荷３１１の電位は、コンデンサＣ（２）の初期電位２ＶＨ／４（＝Ｖ２）より若干低い電位となる（図３３参照）。この電位をＶ２’とする。
【０３８０】
第３のステップとして、図３１（ｄ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（２）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（３）を接続状態とする。このときコンデンサＣ（３）には電位Ｖ２’よりも高い電位である電位Ｖ３のエネルギーが蓄積されているため、コンデンサＣ（３）の静電容量Ｃ３と容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（３）から容量性負荷３１１へ移動する。すなわち、電位差Ｖ３‐Ｖ２’（＝ＶＨ／４＋α）によって、コンデンサＣ（３）から容量性負荷３１１にエネルギーの注入が行われ、容量性負荷３１１がさらに充電される（図８１のＳ３）。コンデンサＣ（３）の電位は容量性負荷３１１に流れ込んだ電荷分低くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（３）から流れ込んだ電荷分高くなる。コンデンサＣ（３）の静電容量Ｃ３が容量性負荷３１１の静電容量Ｃｄより十分に大きい（Ｃ３＞Ｃｄ）場合、コンデンサＣ（３）の電位変化は小さい。スイッチング素子Ｓ（３）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（３）と容量性負荷３１１の電位はほぼ等しくなる。したがって、充電後のコンデンサＣ（３）および容量性負荷３１１の電位は、コンデンサＣ（３）の初期電位３ＶＨ／４（＝Ｖ３）より若干低い電位となる（図３３参照）。この電位をＶ３’とする。
【０３８１】
第４のステップとして、図３１（ｅ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（３）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（４）を接続状態とする。このとき、電源電圧（電源電位）ＶＨは電位Ｖ３’よりも高いため、これらの電位差ＶＨ−Ｖ３’（＝ＶＨ／４＋α）によって電力源３０９から容量性負荷３１１にエネルギーの注入が行われ、容量性負荷３１１がさらに充電される（図８１のＳ４）。スイッチング素子Ｓ（４）が接続されている時間が十分に長い場合、充電後の容量性負荷３１１の電位は、電源電圧ＶＨまで吊上げられる。
【０３８２】
第５のステップとして、図３２（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（４）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（３）を接続状態とする（図８１のＳ５）。このとき容量性負荷３１１には、コンデンサＣ（３）の電位Ｖ３’よりも高い電位である電位ＶＨのエネルギーが蓄積されているため、ＶＨ／４＋αである電位差ＶＨ−Ｖ３’によって、コンデンサＣ（３）の静電容量Ｃ３と容量性負荷の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（３）に移動し、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（３）へ充電される。これにより、コンデンサＣ（３）の電位は容量性負荷３１１から流れ込んだ電荷分高くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（３）へ流れ込んだ電荷分低くなる。スイッチング素子Ｓ（３）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（３）と容量性負荷３１１の電位は等しくなる。充電の結果としてコンデンサＣ（３）の電位はほぼ元のＶ３＝３ＶＨ／４に戻り、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（３）へエネルギーの回生が行われたことになる（図８１のＳ５）。
【０３８３】
第６のステップとして、図３２（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（３）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（２）を接続状態とする（図８１のＳ６）。このとき容量性負荷３１１には電位Ｖ２’よりも高い電位である電位Ｖ３のエネルギーが蓄積されているため、ＶＨ／４＋αである電位差Ｖ３−Ｖ２’によって、コンデンサＣ（２）の静電容量Ｃ２と容量性負荷の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（２）に移動し、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（２）へ充電される。これにより、コンデンサＣ（２）の電位は容量性負荷３１１から流れ込んだ電荷分高くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（２）へ流れ込んだ電荷分低くなる。スイッチング素子Ｓ（２）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（２）と容量性負荷３１１の電位は等しくなる。充電の結果としてコンデンサＣ（２）の電位はほぼ元のＶ２＝２ＶＨ／４に戻り、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（２）にエネルギーの回生が行われたことになる（図８１のＳ６）。
【０３８４】
第７のステップとして、図３２（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（２）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（１）を接続状態とする（図８１のＳ７）。このとき容量性負荷３１１には、電位Ｖ１’よりも高い電位である電位Ｖ２のエネルギーが蓄積されているため、ＶＨ／４＋αである電位差Ｖ２−Ｖ１’によって、コンデンサＣ（１）の静電容量Ｃ１と容量性負荷の静電容量Ｃｄとの比率に応じた電荷がコンデンサＣ（１）に移動し、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）へ充電される。これにより、コンデンサＣ（１）の電位は容量性負荷３１１から流れ込んだ電荷分高くなり、逆に容量性負荷３１１の電位はコンデンサＣ（１）へ流れ込んだ電荷分低くなる。スイッチング素子Ｓ（１）が接続されている時間が十分に長い場合、エネルギーの移動によりコンデンサＣ（１）と容量性負荷３１１の電位は等しくなる。充電の結果としてコンデンサＣ（１）の電位はほぼ元のＶ１＝ＶＨ／４に戻り、容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）にエネルギーの回生が行われたことになる（図８１のＳ７）。
【０３８５】
第８のステップとして、図３２（ｄ）に示すように、スイッチング素子Ｓ（１）を切断状態とし、次いでスイッチング素子Ｓ（０）を接続状態とする。このとき容量性負荷３１１には接地電位’よりも高い電位である電位Ｖ１’のエネルギーが蓄積されているため、電位差ＶＨ／４＋αである電位差Ｖ１’によって容量性負荷３１１の電荷が接地電位に流出（放電）、つまり消費（破棄）される（図８１のＳ８）。その後、Ｓ１に戻る。
【０３８６】
以上、第１〜第８のステップＳ１〜Ｓ８において、エネルギー的に見ると、第１のステップＳ１で容量性負荷３１１に注入されたコンデンサＣ（１）の蓄積エネルギーは、第７のステップＳ７で容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）に戻されるエネルギーによって回生される。第２のステップＳ２で容量性負荷３１１に注入されたエネルギーは、第６のステップＳ６で容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）に戻されるエネルギーによって回生される。第３のステップＳ３で容量性負荷３１１に注入されたエネルギーは、第５のステップＳ５で容量性負荷３１１からコンデンサＣ（１）に戻されるエネルギーによって回生される。つまり、第１〜第８のステップＳ１〜Ｓ８を総合すると、第１〜第８のステップＳ１〜Ｓ８において、容量性負荷３１１へのエネルギー注入は第４のステップＳ４で行われ、エネルギー消費は第８のステップＳ８で行われ、その他のステップにおけるエネルギーの輸送は、相対するステップによりキャンセルされる（図３３参照）ため、エネルギー注入・消費は見かけ上行われないことになる。結果的に、同じ１／４・ＶＨに相当するエネルギーだけが消費されることになる。つまり電圧ＶＨを充電し、そのまま放電するＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌなどの方式に比べ２５％のエネルギー消費で充放電ができる。
【０３８７】
さらに具体的な例として、上記４段の容量性負荷駆動回路３０１を用いて波高値１０Ｖｐｐのパルスを作成する際に場合の電圧変化について記述する。１０Ｖを４分割すると１段当りの電位差は２．５Ｖになり、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）のそれぞれの電位２．５Ｖ、５．０Ｖ、７．５Ｖと、接地電位０Ｖおよび電源電位１０Ｖとの５つの電位に分割される。また、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）の静電容量は、容量性負荷３１１の静電容量に比べて大きい方が好ましいが、動作を判りやすくするために、容量性負荷３１１の４倍とする。また、系に用いるスイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）には、通常半ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＧＴＯサイリスタなどの半導体スイッチを用いるが、半導体スイッチの場合、ＯＮ抵抗が無視できないため、容量性負荷３１１への充放電は特定の時定数を持つ指数関数的に行われる。従って、波形形成の場合はスイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）のＯＮ時間と容量性負荷３１１への充放電時定数との関係が重要になるが、簡単化のためにスイッチング素子のＯＮ抵抗は非常に小さく、スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）のＯＮ抵抗による系の影響は無視できる程度の十分長いスイッチング時間で次段へ切り替えるとの前提で計算を行う。計算結果を表１に示す。表１において、Ｖｄは容量性負荷３１１の電位、Ｖｓ＿０は接地電位、Ｖｓ＿ｎ（ｎは１〜３）は各段のコンデンサＣ（ｎ）の電位、Ｖｓ＿４は電源電位を表す。
【０３８８】
【表１】
この結果から明らかなように、各コンデンサから容量性負荷へエネルギーが注入されると、それに伴い各コンデンサの電位も減少する。しかし、逆に容量性負荷から各コンデンサへエネルギーが注入されると各コンデンサの電位は元に戻り、結果として電力が回生される。
【０３９０】
以上のように、本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０１は、電力源３０９から電源電位ＶＨが付与された電源端子３０９ａと、接地電位（基準電位）が付与された接地端子Ｃ（０）（基準電位端子）と、接地電位と電源電位ＶＨとの間で、かつ互いに異なる初期電位Ｖ（１）〜Ｖ（３）が付与された３個のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）と、接地端子Ｃ（０）、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）、および電源端子３０９ａを選択的に容量性負荷３１１と接続するためのスイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）とを備え、上記スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）は、接地端子Ｃ（０）を容量性負荷３１１に接続した後に各コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）をその初期電位が接地電位に近い方から順に容量性負荷３１１に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧を電源電位ＶＨに近づくように変化させる第１のステップ（Ｓ１〜Ｓ３）と、その後に容量性負荷３１１を電源端子３０９ａと選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップ（Ｓ４）と、その後に各コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）をその初期電位が電源電位ＶＨに近い方から順に容量性負荷３１１に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を減少させると共に、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップ（Ｓ５〜Ｓ７）とを実行するようになっている構成である。
【０３９１】
なお、ここでは、接地電位と電源電位ＶＨとの間で、かつ互いに異なる初期電位が付与されたコンデンサの数が３個であり、容量性負荷３１１を充電（または放電）するステップの数（スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（４）の電位の種類の数より１つ小さく、コンデンサの数より１つ多い；以下、「段数」と呼ぶ）が４段である場合について説明した。
【０３９２】
しかしながら、段数は２段以上であれば特に限定されるものではない。理想的には、２段の場合には回生効率５０％、３段には回生効率６６．７％、４段の場合には回生効率７５％、５段の場合には回生効率８０％、と段数を増加させるほど回生効率は高くなる。しかしながら、段数を増加させるほど電圧立上げに必要な時間は長くなり、かつ必要な回路数も増加する。従って、段数は、必要な駆動波形や回路のサイズ、コストなどにより決定すればよい。一般には、高速立上げが必要な場合には３〜４段の回路構成が好ましく、電力消費を抑制したい場合には４〜５段の回路構成が好ましい。
【０３９３】
また、上記の説明では、電源電圧ＶＨを４段で均等分割した場合を用いて説明したが、必ずしも均等に分割する必要は無い。しかしながら、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０１は、コンデンサＣ（Ｉ）（Ｉ＝１，２，３）からＶ（Ｉ−１）（ただしＶ（０）＝０）の電位を持つ容量性負荷３１１へのエネルギー注入（Ｓ１〜Ｓ３）によるコンデンサＣ（Ｉ）のエネルギー減少分を、Ｖ（Ｉ）（ただしＶ（４）＝ＶＨ）の電位を持つ容量性負荷３１１からＣ（Ｉ）へエネルギー注入することにより回生する（Ｓ５〜Ｓ８）原理で電力回生を行うことから、理想的な電力回生を行うためには均等分割が最も好ましい。
【０３９４】
ここで、容量性負荷３１１の時定数とコンデンサＣ（Ｉ）のスイッチング時間について考察する。
【０３９５】
図５４に示す回路において、コンデンサＣｓに初期電位が付与され、容量性負荷Ｃｄが放電されている状態を考えると、スイッチＳＷのＯｎ後、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５５に示すように時間の経過に従って上昇する。十分に時間が経過すると、容量性負荷Ｃｄは、コンデンサＣｓと電位差がなくなり、電流Ｉは０になる。本願明細書では、この飽和電圧を「到達電圧」と呼ぶ。
【０３９６】
図５４に示す回路において、ある時間（スイッチング時間（Ｔｓ））が経過した時点でスイッチを切るとすると、スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数（τｏ＝Ｒ・Ｃｄ；Ｒはエネルギー蓄積素子と容量性負荷とを含む充電経路もしくは放電経路の直流抵抗成分、Ｃｄは容量性負荷の静電容量）より短い場合、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５６（ａ）に示すように変化する。したがって、本発明に係る３段の容量性負荷駆動回路においては、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５６（ｂ）に示すように変化する。
【０３９７】
スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数（τｏ＝Ｒ・Ｃｄ）と等しい場合、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５７（ａ）に示すように変化する。したがって、本発明に係る３段の容量性負荷駆動回路においては、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５７（ｂ）に示すように変化する。
【０３９８】
スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数（τｏ＝Ｒ・Ｃｄ）より長い場合、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５８（ａ）に示すように変化する。したがって、本発明に係る３段の容量性負荷駆動回路においては、容量性負荷Ｃｄの電圧は、図５８（ｂ）に示すように変化する。
【０３９９】
本発明の容量性負荷駆動回路において、エネルギー蓄積素子の静電容量成分をＣｓ、容量性負荷の静電容量をＣｄ、エネルギー蓄積素子と容量性負荷とを含む充電経路もしくは放電経路の直流抵抗成分をＲ、エネルギー蓄積素子のスイッチング時間（切り替え時間；容量性負荷への接続が継続される時間）をＴｓとすると、
τｏ≦Ｔｓ≦２．５・τｏ
（但し、τｏ＝Ｒ・Ｃｄ）
であることが好ましい。Ｔｓ＜τｏであると、得られるパルスの波高値が到達電圧の６３％以下になり、容量性負荷へのエネルギー供給効率が低下する。また、Ｔｓ＞２．５・τｏとすると、スイッチング時間が極端に長くなってしまう。
【０４００】
〔実施の形態１３〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図３４ないし図３７に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０４０１】
本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０２は、実施の形態１２の容量性負荷駆動回路３０１における電力源３０９とそれに接続されたスイッチング素子Ｓ（４）との間にエネルギー蓄積素子としてのコンデンサＣ（Ｎ）を追加し、段数（コンデンサ数）を一般化したものである。
【０４０２】
本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０２は、図３４および図３５に示すように、接地電位（基準電位）Ｖ（０）（＝０）を有する接地端子Ｃ（０）と、０でない初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）（Ｎは２以上の自然数）を持つＮ個のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）（エネルギー蓄積素子）と、接地端子Ｃ（０）（基準電位端子）と容量性負荷３１１とを接続するスイッチング素子Ｓ（０）（切り替え手段）と、コンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）（切り替え手段）と容量性負荷３１１を選択的に接続するＮ個のスイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）とを有し、コンデンサＣ（Ｎ）が電力発生源に（直接、若しくは何らかの回路を介して）接続されているパルス発生回路であって、上記Ｎ個のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）は、０でない第１の初期電位Ｖ（Ｉ）を持つコンデンサＣ（Ｉ）（第１のエネルギー蓄積素子）と、初期電位Ｖ（Ｉ）と同極性でかつ初期電位Ｖ（Ｉ）より絶対値の大きい第２の初期電位Ｖ（Ｉ＋１）を持つコンデンサＣ（Ｉ＋１）（第２のエネルギー蓄積素子）とを含み、スイッチング素子Ｓ（０）〜Ｓ（Ｎ）（切り替え手段）が、容量性負荷３１１を接地端子またはコンデンサＣ（Ｉ−１）（接地端子または第３のエネルギー蓄積素子）と選択的に接続した後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の電位（端子電圧）をコンデンサＣ（Ｉ）の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ＋１）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の電位（端子電圧）の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の電位（端子電圧）の絶対値を減少させると共にコンデンサＣ（Ｉ）の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている。なお、図３４においても、初期電荷を与える回路は省略している。
【０４０３】
上記構成の動作を図３５に基づいて説明する。
【０４０４】
パルス発生のエネルギー消費は、コンデンサＣ（Ｎ）からコンデンサＣ（Ｎ−１）への電荷移動分が接地電位に向かって輸送され、接地端子Ｃ（０）で消費される。図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルは、実施の形態１２におけるステップＳ１〜Ｓ８のサイクルと同様の効果を奏する。すなわち、図３５（ａ）から図３５（ｂ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）から流出した電荷と、図３５（ｄ）から図３５（ｅ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）へ流入する電荷とをほぼ等しくすることで、図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルにおいてコンデンサＣ（Ｉ）は見かけ上エネルギー消費をしなくなる。
【０４０５】
したがって、少なくとも図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルを実行するようになっていればよく、Ｎ個のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）の全てを使用しても一部を使用してもよい。使用するコンデンサは、発生しようとするパルスに応じて適宜設定すればよい。例えば、ベース電位が接地電位で、パルス振幅の大きいパルスを発生したい場合には、全てのコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）を使用すればよい。また、発生しようとするパルスの波高値が電源電圧ＶＨより低い場合や、ベース電位が接地電位でないパルスを発生したい場合には、一部のコンデンサのみを使用すればよい。
【０４０６】
したがって、本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０２は、異なる複数の初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）（Ｎは２以上の自然数）が付与された複数のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）と、上記コンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）を選択的に容量性負荷３１１と接続するためのスイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）とを備え、上記複数のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）は、０でない第１の初期電位Ｖ（Ｉ）を持つコンデンサＣ（Ｉ）と、第１の初期電位Ｖ（Ｉ）より絶対値の大きい第２の初期電位Ｖ（Ｉ＋１）を持つコンデンサＣ（Ｉ＋１）と、第１の初期電位Ｖ（Ｉ）と同極性でかつ第１の初期電位Ｖ（Ｉ）より絶対値の小さい電位である第３の初期電位Ｖ（Ｉ−１）を持つコンデンサＣ（Ｉ−１）とを含み、スイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）は、容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ−１）と選択的に接続した後にコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧３１１を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１を第２の初期電位Ｖ（Ｉ＋１）とエネルギー蓄積素子に選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のコンデンサＣ（Ｉ）の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている構成であってもよい。
【０４０７】
また、初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）は、正であってもよく、負であってもよいが、初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）が正の場合、例えば図３６に示すパルスを発生できる。また、初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）が負の場合、例えば図３７に示すパルスを発生できる。
【０４０８】
なお、本実施形態において、電力源３０９に接続されているコンデンサＣ（Ｎ）は無くても動作する（通常は電力源３０９に内蔵される）。
【０４０９】
それゆえ、本実施形態に係る容量性負荷駆動回路３０２は、電力源３０９から電源電位ＶＨが付与された電源端子（ＶＨ）と、異なる複数の初期電位Ｖ（１）…Ｖ（Ｎ）（Ｎは２以上の自然数）が付与されたＮ個のコンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）と、上記コンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）および電源端子（ＶＨ）を選択的に容量性負荷３１１と接続するためのスイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）とを備え、上記コンデンサＣ（１）…Ｃ（Ｎ）は、電源電位ＶＨと同極性でかつ電源電位ＶＨより絶対値の小さい第１の初期電位Ｖ（Ｉ）を持つコンデンサＣ（Ｉ）と、第１の初期電位Ｖ（Ｉ）と同極性でかつ第１の初期電位Ｖ（Ｉ）より絶対値の小さい電位である第３の初期電位Ｖ（Ｉ−１）を持つコンデンサＣ（Ｉ−１）とを含み、上記スイッチング素子Ｓ（１）…Ｓ（Ｎ）が、容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ−１）と選択的に接続した後にコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧を第１の初期電位Ｖ（Ｉ）に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１を電源端子（ＶＨ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷３１１をコンデンサＣ（Ｉ）と選択的に接続することで容量性負荷３１１の端子電圧の絶対値を減少させると共に、コンデンサＣ（Ｉ）の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている構成であってもよい。
【０４１０】
〔実施の形態１４〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図３８および図３９に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記各実施の形態のいずれかにて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０４１１】
図３８に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０３は、接地端子Ｃ（０）に代えて、電力源３０９と同極性の第２の電力源（基準電源、基準電位端子、直流電源）３１９およびコンデンサＣ（０）を備える以外は、実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２と同様の構成を備えている。すなわち、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０３は、同極性の電源である第１の電力源３０９および第２の電力源３１９を備え、第１の電力源の電位ＶＨ１と第２の電力源の電位ＶＨ２との間の電圧のパルスを発生するものである。ここで、第１の電力源３０９の電位ＶＨ１の絶対値は、第２の電力源３１９の電位ＶＨ２の絶対値に比べて大きい。ここでも、初期電荷を与える回路は省略している。
【０４１２】
上記構成も、実施の形態１３と同様に、図３５に示す動作を行う。それゆえ、図３５（ａ）から図３５（ｂ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）から流出した電荷と、図３５（ｄ）から図３５（ｅ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）へ流入する電荷とをほぼ等しくすることで、図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルにおいてコンデンサＣ（Ｉ）は見かけ上エネルギー消費をしなくなる。
【０４１３】
パルス発生のエネルギー消費は、コンデンサＣ（Ｎ）からコンデンサＣ（Ｎ−１）への電荷移動分が第２の電力源３１９に向かって輸送され、第２の電力源３１９で消費される。
【０４１４】
なお、第１の電力源３０９の電位ＶＨ１の絶対値が第２の電力源３１９の電位ＶＨ２の絶対値に比べて小さくてもよい。この場合、前記構成とは逆に、パルス発生のエネルギー消費はコンデンサＣ（０）からコンデンサＣ（１）への電荷移動分が第１の電力源３０９に向かって輸送され、第１の電力源３０９で消費される。
【０４１５】
また、第１の電力源３０９に接続されているコンデンサＣ（Ｎ）、第２の電力源３１９に接続されているコンデンサＣ（０）は無くても動作する（通常は電力源に内蔵される）。
【０４１６】
この場合、第１の電力源３０９および第２の電力源３１９が正極性の電源であれば、例えば図３９に示す正極性のパルスを発生できる。また、第１の電力源３０９および第２の電力源３１９が正極性の電源であれば、例えば図３９に示す正極性のパルスの極性を反転させた負極性のパルスを発生できる。
【０４１７】
〔実施の形態１５〕
次に、本発明のさらに他の実施形態について図４０および図４１に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記各実施の形態のいずれかにて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０４１８】
図４０に示すように、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０４は、接地端子Ｃ（０）に代えて、電力源３０９と逆極性の第２の電力源（基準電源、基準電位端子）３１９およびコンデンサＣ（０）を備える以外は、実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２と同様の構成を備えている。すなわち、本実施形態の容量性負荷駆動回路３０４は、相対する極性の電源である第１の電力源（電源または基準電源）３０９および第２の電力源（基準電源または電源）３２９を備え、第１の電力源の電位ＶＨ１と第２の電力源の電位ＶＨ２との間の電圧のパルスを発生するものである。この場合、第１の電力源３０９の電位が正（＋）極性、第２の電力源３２９の電位が負（−）極性である。ここでも、初期電荷を与える回路は省略している。
【０４１９】
本実施形態の容量性負荷駆動回路３０４も、実施の形態１３と同様に、図３５に示す動作を行う。それゆえ、図３５（ａ）から図３５（ｂ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）から流出した電荷と、図３５（ｄ）から図３５（ｅ）への移行の際にコンデンサＣ（Ｉ）へ流入する電荷とをほぼ等しくすることで、図３５（ａ）から図３５（ｆ）のサイクルにおいてコンデンサＣ（Ｉ）は見かけ上エネルギー消費をしなくなる。
【０４２０】
正方向パルス発生時にはパルス発生のエネルギー消費はコンデンサＣ（Ｎ）からコンデンサＣ（Ｎ−１）への電荷移動分が第２の電力源３２９に向かって輸送され、最も接地電位に近い正のコンデンサで消費される。逆に負方向パルス発生時にはパルス発生のエネルギー消費はコンデンサＣ（０）からコンデンサＣ（１）への電荷移動分が第１の電力源３０９に向かって輸送され、最も接地電位に近い負のコンデンサで消費される。特に第１の電力源３０９と第２の電力源３２９の絶対値が等しい場合、正側からのエネルギーの接地電位に最も近いコンデンサでの電力消費と負側からのエネルギーの接地電位に最も近いコンデンサでの電力消費が相殺されるため、電力消費のための外部回路は不必要になる。
【０４２１】
本実施形態の容量性負荷駆動回路３０４では、例えば図４１に示す正弦波に近いパルスを発生できる。
【０４２２】
〔実施の形態１６〕
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、図４２に示すように、正極性の電力源３０９Ｐ（電源電位ＶＨ１）を含む、正のパルスを発生する実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２と、負極性の第２の電力源３１９（電源電位ＶＨ２）および第１の電力源３０９Ｍ（電源電位ＶＨ３）を含む、負のパルスを発生する実施の形態１４の容量性負荷駆動回路３０３とを並列接続してなる。ここでも、初期電荷を与える回路は省略している。
【０４２３】
ここで、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ−１）-の初期電位をＶ（Ｉ−１）-、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ）-の初期電位をＶ（Ｉ）-、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ＋１）-の初期電位をＶ（Ｉ＋１）-とし、容量性負荷駆動回路３０２のコンデンサＣ（Ｉ−１）+の初期電位をＶ（Ｉ−１）+、容量性負荷駆動回路３０２のコンデンサＣ（Ｉ）+の初期電位をＶ（Ｉ）+、容量性負荷駆動回路３０２のコンデンサＣ（Ｉ＋１）+の初期電位をＶ（Ｉ＋１）+とすると、
ＶＨ３＜…＜Ｖ（Ｉ−１）-＜Ｖ（Ｉ）-＜Ｖ（Ｉ＋１）-…＜ＶＨ２＜０
０＜…＜Ｖ（Ｉ−１）+＜Ｖ（Ｉ）+＜Ｖ（Ｉ−１）+＜…＜ＶＨ１
である。
【０４２４】
この場合、例えば図４３に示すパルスを発生できる。
【０４２５】
〔実施の形態１７〕
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、図４４に示すように、正極性の第１の電力源３０９Ｐ（電源電位ＶＨ１）および第２の電力源３１９（電源電位ＶＨ２）を含む、正のパルスを発生する実施の形態１４の容量性負荷駆動回路３０３と、負極性の第１の電力源３０９Ｍ（電源電位ＶＨ３）を含む、負のパルスを発生する実施の形態１５の容量性負荷駆動回路３０４とを並列接続してなる。電力源３１９（電源電位ＶＨ２）は、容量性負荷駆動回路３０４における第２の電力源３２９としても使用される。ここでも、各コンデンサに初期電荷を与える回路は省略している。
【０４２６】
ここで、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ−１）-の初期電位をＶ（Ｉ−１）-、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ）-の初期電位をＶ（Ｉ）-、容量性負荷駆動回路３０３のコンデンサＣ（Ｉ＋１）-の初期電位をＶ（Ｉ＋１）-とし、容量性負荷駆動回路３０４のコンデンサＣ（Ｉ−１）+の初期電位をＶ（Ｉ−１）+、容量性負荷駆動回路３０４のコンデンサＣ（Ｉ）+の初期電位をＶ（Ｉ）+、容量性負荷駆動回路３０４のコンデンサＣ（Ｉ＋１）+の初期電位をＶ（Ｉ＋１）+とすると、
ＶＨ３＜…＜Ｖ（Ｉ−１）−＜Ｖ（Ｉ）−＜Ｖ（Ｉ＋１）−…＜０
０＜ＶＨ２＜Ｖ（０）＋＜…＜Ｖ（Ｉ−１）＋＜Ｖ（Ｉ）＋＜Ｖ（Ｉ−１）＋＜…＜ＶＨ１
である。
【０４２７】
電力源３１９は、接地電位に一番近いところに設けられており、電力を吸い込むことによって電圧のドリフトを防止する機能を有する。電力源３１９の電源電位ＶＨ２は、コンデンサの初期電位の設定に応じて決定すればよい。この場合、例えば図４５に示すパルスを発生できる。
【０４２８】
〔実施の形態１８〕
本発明の容量性負荷駆動回路は、複数のエネルギー蓄積素子に蓄積した静電エネルギーを容量性負荷に供給することによって容量性負荷を充電した後、容量性負荷の放電によるエネルギーをエネルギー蓄積素子に回収することによってエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを容量性負荷への供給前とほぼ同し電位まで回生するようになっているが、この回生は限られた時間の間に行われるため、完全に元の電位に戻るわけではない。そのため、初期電位を付与した後、エネルギーを注入することなく繰り返し充放電を行った場合、図６８に示すように、各エネルギー蓄積素子の電圧のドリフト（最高電位と最低電位との中間値に近づく現象）が起こる。すなわち、最高電位と最低電位との中間値より低い初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、容量性負荷からのエネルギーの回収が不足し、電位が上昇していく。一方、最高電位と最低電位との中間値より高い初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、容量性負荷からのエネルギーの回収が過剰になり、電位が上昇していく。
【０４２９】
なお、図６８は、図３０の容量性負荷駆動回路３０１の段数を６段に変更した構成の、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（５）を備える容量性負荷駆動回路において、電源電圧を６等分に分割した初期電位をコンデンサＣ（１）〜Ｃ（５）に付与した後にエネルギーを注入することなく繰り返し容量性負荷３１１の充放電を行ったときのコンデンサＣ（１）〜Ｃ（５）の電圧変化を示す図である。
【０４３０】
そこで、実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２に対して、接地端子Ｃ（０）と、電力源３０９に接続されたコンデンサＣ（Ｎ）とを除くコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）に対応する電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）（直流電源）を有し、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）とコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）とを抵抗回路Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ−１）で接続し、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からエネルギーを注入することによって、上述した電圧のドリフトを防止するようにしている。
【０４３１】
図４７に示すように、実施の形態１３の容量性負荷駆動回路３０２に対して、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）にそれぞれ接続された電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）およびそれに付随する抵抗Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ−１）を追加した構成でもよく、図４６に示すように、実施の形態２の容量性負荷駆動回路３０３に対して、それぞれコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）に接続された電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）およびそれに付随する抵抗Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ−１）を追加した構成でもよい。図４７に示す構成の場合、例えば図４８に示すパルスを発生できる。
【０４３２】
ここで、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）とコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）との間に設けられる抵抗Ｒ（１）…Ｒ（Ｎ−１）について、抵抗Ｒ（１）…Ｒ（Ｎ−１）とコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の容量成分と定まる時定数が、容量性負荷３１１に印加される駆動パルスの周期の５０倍以上あることが好ましい。
【０４３３】
すなわち、容量性負荷３１１に印加される駆動パルスの周期（図４８参照）を発生パルス周期Ｔｐ、コンデンサＣ（ｉ）（ｉ＝１、…、Ｉ−１、Ｉ、Ｉ＋１、…、Ｎ−１）の静電容量をＣ（ｉ）、電力源３３９（Ｉ）とコンデンサＣ（Ｉ）との間に設けられる抵抗Ｒ（ｉ）の抵抗値をＲ（ｉ）とすると、コンデンサＣ（ｉ）の時定数τ（ｉ）は、
τ（ｉ）＝Ｃ（ｉ）×Ｒ（ｉ）
となる。ここで、
Ｔｐ＊１０≦τ（ｉ）＝Ｃ（ｉ）×Ｒ（ｉ）
であることが好ましく、
Ｔｐ×５０≦τ（ｉ）＝Ｃ（ｉ）×Ｒ（ｉ）
であることがより好ましい。
【０４３４】
その理由を以下に説明する。
【０４３５】
電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給速度が速すぎると、本発明回路による回生が行われる前に電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）から電力供給が行われてしまい、系全体の電力回生効率の悪化を招く。
【０４３６】
容量性負荷３１１へのエネルギー注入と回生の時間間隔中の電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給を５％以内に抑えるために、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数は３１１へのエネルギー注入から回生までの時間間隔の２０倍以上あればよい。また、容量性負荷３１１へのエネルギー注入と回生の時間間隔中の電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給を１％以内に抑えるために、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数は容量性負荷３１１へのエネルギー注入から回生までの時間間隔の１００倍以上あればよい。
【０４３７】
一方、エネルギーの注入から回生までの時間間隔の最大は、発生パルス周期Ｔｐの１／２と考えられる。従って、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数τ（ｉ）は、発生パルス周期Ｔｐの１０倍以上あれば、容量性負荷３１１へのエネルギー注入と回生の時間間隔中の電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給を５％以内に抑えることができる。電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数τ（ｉ）は、発生パルス周期Ｔｐの５０倍以上あれば、３１１へのエネルギー注入と回生の時間間隔中の電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給を１％以内に抑えることができ、電力回生への影響はほぼ無視できる。
【０４３８】
τ（ｉ）／Ｔｐの上限についての明確な制限は存在しないが、τ（ｉ）／Ｔｐが大きすぎると電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの供給が行われないことになり、なんらかの理由でエネルギーの供給と回生の間にアンバランスが生じた場合、系の安定化が図れなくなる。つまり電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からの電力供給の時定数τ（ｉ）はエネルギー回生率への影響が少ない範囲でできる限り小さい値が好ましい。
【０４３９】
この点について、さらに説明する。
【０４４０】
本実施形態の容量性負荷駆動回路は、前述した通り、複数のコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）を選択的に接続することにより容量性負荷３１１に印加する電圧を制御する容量性負荷駆動回路において、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の容量性負荷３１１への充放電による電圧のドリフトを防止するため、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）に対し電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からのエネルギー注入を行う容量性負荷駆動回路である。
【０４４１】
ここで、容量性負荷駆動回路から容量性負荷３１１に所定周期の駆動パルスが印加されるようになっており、また、駆動パルスの１周期の間に、容量性負荷３１１の接続先を切り替えてコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）から容量性負荷３１１に静電エネルギーを供給する充電ステップを複数回実行するようになっており、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ）の静電容量成分をＣｓ（単位Ｆ）、容量性負荷３１１に印加される駆動パルスの周期をＴｐ（単位Ｓｅｃ）、電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）（第１のエネルギー蓄積素子）に至るエネルギー注入経路の抵抗値をＲｓ、駆動パルスの１周期の間における充電ステップの実行回数（段数）をＮとしたとき、以下の関係
Ｎ＝２の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦６×Ｔｐ
Ｎ＝３の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦７×Ｔｐ
Ｎ＝４の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐ
Ｎ≧５の場合 ３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓ≦１０×Ｔｐ
を満たすことが好ましい。
【０４４２】
上記関係式を満たすことにより、次の効果が得られる。すなわち、上の関係を満たすとき本発明の特徴である容量性負荷３１１に対する充放電時の電力回収に影響を及ぼさずにコンデンサ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の電圧を保つことができる。逆にＲｓ・Ｃｓが上記下限値未満である場合、電力回生が十分に行われないうちに電力源３３９（１）〜３３９（Ｎ−１）からエネルギーが注入され、電力回生効率が低下する。逆にＲｓ・Ｃｓが上記下限よりも大幅に大きい場合、コンデンサ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の電圧ドリフトが大きくなってしまうため、電力回生効率が低下する。Ｒｓ・Ｃｓの上限は容量性負荷３１１側でのエネルギー消費によって異なる。設計上Ｒｓ・Ｃｓは、上記関係が成り立つ可能な限り小さい値が好ましい。
【０４４３】
次に、本実施形態に係る容量性負荷駆動回路において、上記関係を満たすように設計した例を図４９に示す。この例は、図４６に示す容量性負荷駆動回路において、電圧ドリフト防止用の電力源３３９（１）〜Ｃ（Ｎ−１）に接続されたコンデンサＣ（１）〜Ｃ（Ｎ−１）の段数（＝Ｎ−１）を３段（Ｎ＝４）としたものである。また、ここでは、スイッチング素子Ｓ（Ｎ）の等価ＯＮ抵抗をＲとして図示している。
【０４４４】
また、ここでは、容量性負荷３１１の静電容量（インクジェットプリンタのインク吐出素子（ＰＺＴ）の等価容量）Ｃｄを１ｎＦ、コンデンサＣ（１）〜Ｃ（３）の静電容量Ｃ（１）〜Ｃ（３）を１０ｎＦ（Ｃｄの１０倍に設定）、スイッチング素子Ｓ（Ｎ）の等価Ｏｎ抵抗Ｒを１０Ω、電力源３０９の電源電圧ＶＨを１０Ｖ、電力源３３９（３）の電源電圧Ｖ（３）を７．５Ｖ、電力源３３９（２）の電源電圧Ｖ（２）を５．０Ｖ、電力源３３９（１）の電源電圧Ｖ（１）を２．５Ｖ、パルス発生周期Ｔｐを１ｍｓｅｃ
Ｒ（１）＝Ｒ（２）＝Ｒ（３）＝２ＭΩとする。そうすると、
容量性負荷３１１の充放電の時定数は、
Ｒ×Ｃｄ＝１０ｎＳｅｃ
と、パルス発生周期Ｔｐに比べて十分に短くなる。この場合、前記４段の場合の関係式Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐの右辺は、
８×Ｔｐ＝８ｍＳｅｃ
前記４段の場合の関係式Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐの左辺は、
Ｃｓ×Ｒｓ＝４００ｋΩ×１０ｎＦ＝４ｍＳｅｃ
である。したがって、前記４段の場合の関係式Ｒｓ・Ｃｓ≦８×Ｔｐは、
４ｍＳｅｃ≦８ｍＳｅｃ
となり、満たされる。したがって、この場合、容量性負荷３１１への電圧パルス印加によるエネルギー蓄積素子Ｃｓの電圧ドリフトが、電力源からのエネルギー注入により防止できる。一方、前記の関係式３×Ｔｐ≦Ｒｓ・Ｃｓについて考察した結果、この関係式を満たす、すなわち時定数がパルス周期の３倍以上にすることによって、指数的な電圧のドリフトを５％以内に抑えることが可能となる。よって、回路の安定性および回生効率を十分に高くする点で上記関係式を満たすことが必要である。
【０４４５】
〔実施の形態１９〕
マトリクス型表示装置は、表示素子アレイ（表示素子）３４０、列選択ドライブ回路３４１、行選択ドライブ回路３４２、および行選択ドライブ回路３４２に電力を供給するための電力源３４９を備える。表示素子アレー３４０は、行選択ドライブ回路（駆動回路）３４２と列選択ドライブ回路（駆動回路）３４１とより選択され、特定パルスが印加される。ここで言う表示素子アレイとは、液晶表示素子アレイ、放電ディスプレイ（プラズマディスプレイ）、ＥＬ素子アレイなどを示す。このとき、列選択ドライブ回路３４１に列パルスを供給するための列パルス発生回路として本発明の容量性負荷駆動回路を用いることで列パルスの発生と表示素子アレイからの電力の回収を行う。図５９では、前記実施の形態１８の容量性負荷駆動回路３０５を列パルス発生回路（電力回生回路を含む）として用いた場合を示しているが、容量性負荷駆動回路の構成は特に限定されるものではない。
【０４４６】
なお、行選択ドライブ回路３４２側にパルス発生装置が必要な場合、電力源３４９の代わりに本発明の容量性負荷駆動回路を用いてもよい。
【０４４７】
〔実施の形態２０〕
直流電源から供給された単一電圧から交流電圧を発生する直流−交流変換器に本発明にかかる容量性負荷駆動回路を使用した応用例を図６０に示す。
【０４４８】
直流−交流変換器は、図６０に示すように、本発明にかかる容量性負荷駆動回路６０１と、図示しない直流電源からの電圧と逆極性の電圧を発生する逆電圧発生回路６０２と、複数電圧を生成する電圧倍増回路（倍電圧発生回路）６０３と備えている。容量性負荷駆動回路６０１は、電力回収を行いつつ交流を発生する機能を有する。この直流−交流変換器は、通常の逆電圧発生回路６０２と電圧倍増回路倍６０３とを組み合わせたものである。
【０４４９】
図６０に示す直流−交流変換器の動作について、図６０に記載の符号に基づいて説明する。
【０４５０】
▲１▼常時、端子Ａには、電圧Ｖが印加されている。また、コンデンサＣ２には、Ｖの電圧が印加されている。
【０４５１】
▲２▼次に、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ９，Ｓ１０を接続し、コンデンサＣ１，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６を電圧Ｖまで充電する。
【０４５２】
▲３▼スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ９，Ｓ１０の接続を切り、次にスイッチング素子Ｓ２，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１２を接続し、コンデンサＣ３，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９を電圧Ｖまで充電する。
【０４５３】
▲４▼スイッチング素子Ｓ２，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１２の接続を切り、スイッチング素子Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ１９を接続する。これにより、コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９が全て直列接続になり、接地端子ＧＮＤを中心に３Ｖ，２Ｖ，Ｖ，−Ｖ，−２Ｖ，−３Ｖの電圧を発生することができる。
【０４５４】
▲５▼２Ｖ，３Ｖ，−２Ｖ，−３Ｖの電圧をＣ１０，Ｃ１２，Ｃ１１，Ｃ１３に蓄えるべく各電圧が発生された箇所にスイッチング素子Ｓ１５，Ｓ１３，Ｓ１８，Ｓ２０を接続し、各電圧を外部に取り出す。
【０４５５】
要するに、直流−交流変換器は、コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９を、電圧Ｖの端子Ａに対して並列に接続して電圧Ｖまで充電した後、直列に接続しなおすことで電圧を発生するようになっている。
【０４５６】
〔実施の形態２１〕
インクジェットプリンタにおいては、公知であるセラミック等の圧電材料を利用した剪断モード型の記録ヘッド（例えば特開昭６３−２４７０５１号公報）を使用できる。剪断モード型のインクジェットプリンタに用いられる記録ヘッドの構成及び機能について、以下に説明する。
【０４５７】
図６１は、記録ヘッドにおける一部分を、記録媒体側から見た状態で示した平面図である。一方、図６２は、記録ヘッドの縦断面図である。
【０４５８】
図６１に示すように、記録ヘッド１１００は、圧電材料２００と、天板３００と、複数のインク室４００とを備えている。
【０４５９】
圧電材料２００は櫛歯状に形成されており、各櫛歯の隙間にインク室４００…が嵌め込まれるように形成されている。
【０４６０】
インク室４００は、両側面に形成された駆動電極５００と、吐出ノズル６００とを備えている。このインクジェットプリンタでは、隣接するインク室４００の駆動電極５００同士の間に電界を発生させることにより吐出ノズル６００からインクを吐出する。詳細は後述する。
【０４６１】
天板３００は、複数のインク室４００を圧電材料２００中に嵌合させるためのものであり、導電性樹脂からなる接続電極を備えている。
【０４６２】
また、図６２に示すように、インクは、記録ヘッド１１００内のインクタンク７００内に蓄えられており、複数のインク室４００における吐出ノズル６００に接続された共通インクパス８００を介して、後述する手順により吐出ノズルから吐出される。
【０４６３】
次に、剪断モード型のインクジェットプリンタがインクを吐出する状態について説明する。なお、以下の説明では、隣り合う３つのインク室をそれぞれＡチャンネル・Ｂチャンネル・Ｃチャンネルとして区別する。また、以下の説明では、Ｂチャンネルのインク室からインクを吐出する場合について説明するが、Ａチャンネル・Ｃチャンネルのインク室からのインク吐出についても同様である。
【０４６４】
この記録ヘッド１１００は、Ａチャンネル・Ｂチャンネル・Ｃチャンネルのインク室の駆動電極５００（容量性負荷）を、前記実施の形態５・５Ａ・６・６Ａの容量性負荷駆動回路で駆動する構成となっている。
【０４６５】
図６３（ａ）に示すように、インクの吐出を行わない通常状態において、Ａチャンネル・Ｂチャンネル・Ｃチャンネルのインク室のうち、いずれのインク室の駆動電極にも電界が付与されていない。また、圧電材料は、駆動電極の表面と平行な方向即ち駆動電界に直交する方向に分極している。
【０４６６】
その後、図６４に示すように、Ｂチャンネルのインク室の駆動電極５００に対して吐出パルスを与える。一方、Ａチャンネル・Ｂチャンネルのインク室については、吐出パルスは与えない。
【０４６７】
そうすると、Ｂチャンネルのインク室の駆動電極５００から、ＡチャンネルおよびＣチャンネルのインク室の駆動電極５００に向かって電界が発生する。この電界の向きにしたがって、圧電材料は移動しようとする。その結果、図６３（ｂ）に示すように、Ｂチャネルのインク室の側壁が拡張する。
【０４６８】
その後、図６４に示すように、共通パルスを、ＡチャンネルおよびＣチャンネルのインク室の駆動電極５００について与える。そうすると、ＡチャンネルおよびＣチャンネルのインク室の駆動電極５００から、Ｂチャンネルのインク室の駆動電極５００に向かって電界が生じる。その結果、図６３（ｃ）に示すように、Ｂチャンネルのインク室の側壁が収縮し、Ｂチャンネルのインク室内の体積が減少する。これによって、Ｂチャンネルのインク室の吐出ノズルからインクが吐出する。
【０４６９】
なお、いずれのチャンネルからもインクを吐出しない場合は、ＡチャンネルおよびＣチャンネルのインク室の駆動電極５００に共通パルスを与えると同時に、Ｂチャンネルのインク室の駆動電極５００に、共通パルスと同じ電位の非吐出パルスを与える。これにより、Ａ〜Ｃチャンネルのインク室の駆動電極５００は同じ電位となるので、各駆動電極間５００に電界は発生しなくなる。したがって、いずれのチャンネルのインク室も、側壁が拡張したり収縮したりすることがないので、インク吐出は行われない。
【０４７０】
このように、記録ヘッド１１００は、順次に行われる吐出のＡ〜Ｃチャンネルの切替えを繰り返して吐出すること、即ち３相駆動することによりにより印字動作を成し遂げるものである。
【０４７１】
また、吐出パルスを与える時間ＡＬ、共通パルスを与える時間ＡＬ’は、以下の式▲１▼によって決定される。
【０４７２】
ＡＬ（ or ＡＬ’）＝インク室長さ／インク中における音速 …▲１▼
したがって、３つのチャンネルのインク室長さがすべて同じであれば、
ＡＬ’＝２ＡＬ
となる。なお、一般的なインクジェットプリンタであれば、ＡＬ＝２μｓ程度である。
【０４７３】
〔実施の形態２２〕
次に、インクを記録媒体へ吐出して印刷を行うインクジェットプリンタの回復動作時の吐出動作を改良し、実施の形態２１よりも高精度かつ高速度に印刷を行うことが可能なインクジェットプリンタの実施の一形態について説明する。
【０４７４】
図６５に示すように、インクジェットプリンタ１００１は、給紙部（給紙装置）１００２、分離部１００３、搬送部１００４、印刷部（印字部）１００５および排出部１００６から構成される。
【０４７５】
給紙部１００２とは、印刷を行う際にシートＰを供給するものであり、給紙トレイ１００７および図示されないピックアップローラよりなる。印刷を行わない際には、シートＰを保管する機能を果たす。
【０４７６】
分離部１００３は、給紙部１００２より供給されるシートＰを、印刷部１００５へ一枚ずつ供給するためのものであり、給紙ローラ１００８および分離装置１００９よりなる。分離装置１００９では、パッド部分（シートとの接触部分）とシートとの摩擦が、シート間の摩擦より大きくなるように設定されている。また、給紙ローラ１００８では、給紙ローラ１００８とシートとの摩擦が、パッドとシートとの摩擦や、シート間の摩擦よりも大きくなるように設定されている。そのため、２枚のシートが分離部１００３まで送られてきたとしても、給紙ローラ１００８によって、これらのシートを分離し、上側のシートのみを搬送部１００４に送ることができる。
【０４７７】
搬送部１００４は、分離部１００３より一枚ずつ供給されるシートＰを、印刷部１００５へと搬送するためのものであり、ガイド板１０１０およびローラ対１０１１（搬送機構）よりなる。ローラ対１０１１は、シートＰを記録ヘッド１１００とプラテン１０１３の間に送り込む際に、記録ヘッド１１００からのインクがシートＰの適切な位置に吹き付けられるように、シートＰの搬送を調整する部材である。
【０４７８】
印刷部１００５は、搬送部４のローラ対１０１１より供給されるシートＰへ印刷を行うためのものであり、記録ヘッド１１００（印字ヘッド）、記録ヘッド１１００を搭載したキャリッジ１０１４、キャリッジ１０１４を案内するための部材であるガイドシャフト１０１５（図６６参照）、および印刷時にシートＰの台となるプラテン１０１３より構成される。
【０４７９】
排出部１００６は、印刷が行われたシートＰをインクジェットプリンタ１００１の外へ排出するためのものであり、インク乾燥部（図示されない）、排出ローラ１０１６および排出トレイ１０１７よりなる。
【０４８０】
上記の構成において、インクジェットプリンタ１００１は、次のような動作によって印刷を行う。
【０４８１】
まず、図示しないコンピュータ等から、画像情報に基づく印刷要求が、インクジェットプリンタ１００１に対してなされる。印刷要求を受信したインクジェットプリンタ１００１は、給紙トレイ１００７上のシートＰを、ピックアップローラによって給紙部１００２より搬出する。
【０４８２】
次に、搬出されたシートＰは、給紙ローラ１００８によって分離部１００３を通過し、搬送部１００４へと送られる。搬送部１００４では、ローラ対１０１１によって、シートＰを記録ヘッド１０１２とプラテン１０１３の間へと送る。
【０４８３】
そして、印刷部１００５では、記録ヘッド１０１２の吐出ノズルよりプラテン１０１３上のシートＰへ、画像情報に対応してインクが吹き付けられる。この時、シートＰはプラテン１０１３上で一端停止されている。インクを吹き付けつつ、キャリッジ１０１４は、ガイドシャフト１０１５に案内されて、主走査方向Ｄ２に渡って一ライン分走査される。それが終了すると、シートＰは、プラテン１０１３上で副走査方向Ｄ１に一定の幅だけ移動させられる。印刷部１００５において、上記処理が画像情報に対応し継続して実施されることにより、シートＰ全面に印刷がなされる。
【０４８４】
印刷が行われたシートＰは、インク乾燥部を経て、排出ローラ１０１６によって排出トレイ１０１７に排出される。その後、シートＰは印刷物としてユーザに提供される。
【０４８５】
次に、本実施の形態のインクジェットプリンタ１００１の制御系について説明する。
【０４８６】
図６７に示すように、インクジェットプリンタ１００１の制御部１０１８は、インターフェース部１０１９と、メモリ１０２０と、画像処理部１０２１と、駆動系制御部１０２２とを備えている。
【０４８７】
インターフェース部１０１９は、外部機器と画像処理部１０２１および駆動系制御部１０２２との信号のやりとりを行う回路である。
【０４８８】
画像処理部１０２１は、インターフェース部１０１９からの画像情報に基づいて画像処理を行う。また、画像処理部１０２１は、記録ヘッド１１００の駆動を制御するヘッド駆動回路１０２３に接続されている。
【０４８９】
駆動系制御部１０２２は、キャリッジ１０１４の駆動、およびシートＰの搬送を制御する。具体的には、駆動系制御部１０２２は、キャリッジモータの駆動を制御するキャリッジ駆動回路１０２４、および用紙搬送モータの駆動を制御する用紙搬送駆動回路１０２５とに接続されている。
【０４９０】
以上の構成により、インクジェットプリンタは記録ヘッド１１００、キャリッジ１０１４、用紙搬送モータ等を駆動し、印刷作業を行う。
【０４９１】
次に、本実施の形態の特徴点である記録ヘッド１１００のインク吐出動作について説明する。
【０４９２】
記録ヘッド１１００は、図６１に示す圧電材料２００と、天板３００と、複数のインク室４００と、駆動電極５００とを備える、剪断モード型のインクジェットプリンタに用いられるものである。
【０４９３】
印字のための吐出動作においては、複数のインク室４００は、隣り合う３つのインク室をＡチャンネル、Ｂチャンネル、およびＣチャンネルに分け３相駆動を行う。この記録ヘッド１１００は、Ａチャンネル・Ｂチャンネル・Ｃチャンネルのインク室の駆動電極５００（容量性負荷）を、前記実施の形態５・５Ａ・６・６Ａの容量性負荷駆動回路で駆動する構成となっている。この駆動は、図６３および図６４を用いて詳細説明した３相駆動であり、ここでは説明を省略する。
【０４９４】
【発明の効果】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、電源から供給された静電エネルギーを分割して蓄積するための複数のエネルギー蓄積素子と、上記容量性負荷と上記複数のエネルギー蓄積素子との接続を切り替えるための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給されるように上記接続を切り替える一方、容量性負荷の放電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるように上記接続を切り替えるようになっている構成である。
【０４９５】
上記構成によれば、充電時には複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給され、逆に放電時には上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるので、回収できなかった分だけが系のエネルギー消費になり、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。また、エネルギー蓄積素子に蓄積された静電エネルギーをそのまま回収するので、簡素な回路構成で実現できる。したがって、上記構成は、簡素な回路構成を持ち、かつ、容量性負荷に蓄積されたエネルギーを効率良く回収・再利用することができ、消費電力を低減できるという効果を奏する。
【０４９６】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、基準電源からの基準電源電位あるいは接地電位が基準電位が付与された基準電位端子と、上記エネルギー蓄積素子および基準電位端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子とを含み、上記基準電位は、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位であり、上記切り替え手段は、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている。
【０４９７】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記エネルギー蓄積素子および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている。
【０４９８】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっている。
【０４９９】
本発明の容量性負荷駆動回路は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位が付与された複数の第１のエネルギー蓄積素子と、基準電位端子、複数の第１のエネルギー蓄積素子、および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを実行するようになっている。
【０５００】
上記各構成によれば、容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させて容量性負荷を放電させたときに、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを、容量性負荷へのエネルギー供給前とほぼ等しくなるように回生することができる。したがって、第１のエネルギー蓄積素子が見かけ上エネルギーを消費しなくなり、高い効率で電力回生を行うことができる。
【０５０１】
また、上記エネルギー蓄積素子は、コンデンサであることが好ましい。
【０５０２】
上記の構成によれば、二次電池などより内部抵抗が小さいコンデンサを用いたことで、高効率で静電エネルギーを回収して再利用することができる。また、充放電を多数回繰り返しても劣化が小さく寿命が長いコンデンサを用いたので、長期間使用することができる。さらに、周波数特性に優れたコンデンサを用いることで、１０μｓ程度のパルス駆動においても、効率良く静電エネルギーの回収を行うことができる。
【０５０３】
また、エネルギー蓄積素子の一部には、上記容量性負荷からエネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを、上記容量性負荷とは異なる外部の素子に供給するためのエネルギー出力経路が接続されていてもよい。
【０５０４】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを回収先の容量性負荷とは異なる外部の素子で利用できるので、エネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを効率良く再利用することができる。
【０５０５】
上記複数のエネルギー蓄積素子は、互いに異なる端子電圧を持ち、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値の小さい方から順に容量性負荷に接続する一方、容量性負荷の放電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値の大きい方から順に容量性負荷に接続するようになっていることが好ましい。
【０５０６】
上記の構成によれば、エネルギー蓄積素子からの接続を端子電圧の大きさの順に順次切り替えることにより、エネルギー蓄積素子および容量性負荷の突入電流を小さく抑えることができ、エネルギー損失を低減できる。その結果、消費電力をさらに低減できる。
【０５０７】
上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を端子電圧の絶対値の最も小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷を接地するようになっていてもよい。
【０５０８】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子の充電前にエネルギー蓄積素子に蓄積された電荷を０にすることができるので、エネルギー蓄積素子に安定した繰り返し動作をさせることができる。
【０５０９】
上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を端子電圧の絶対値の最も小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷の充電を開始するまでの間、容量性負荷と最も端子電圧の小さいエネルギー蓄積素子との接続を維持するようになっていてもよい。
【０５１０】
上記構成によれば、容量性負荷に蓄えたエネルギーを捨てることなく保持できるので、容量性負荷に蓄えた静電エネルギーをほぼ全部回収して再利用することができる。
【０５１１】
また、本発明の容量性負荷駆動回路では、電源から供給された電圧を互いに異なる複数の電圧に分圧し、これら電圧を各エネルギー蓄積素子に端子電圧として供給するための分圧手段がさらに設けられていてもよい。
【０５１２】
上記構成によれば、容量性負荷での損失やエネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後でエネルギー蓄積素子の電荷量が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、分圧手段によりエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に強制的に調節することができる。その結果、極めて安定した電圧を容量性負荷に供給することができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５１３】
また、上記構成によれば、容量性負荷の充電時に、複数のエネルギー蓄積素子から容量性負荷に順次、異なる電圧を供給して、容量性負荷の駆動電圧を順次昇圧する一方、容量性負荷の放電時に、複数のエネルギー蓄積素子から容量性負荷に順次、異なる電圧を供給して、容量性負荷の駆動電圧を順次降圧することができる。したがって、切り替え手段の切り替えタイミングを調整することにより種々の駆動電圧波形を得ることが可能である。
【０５１４】
上記分圧手段は、電源から供給された電圧をｎ等分（ｎは２以上）に分圧するものであることがより好ましい。これにより、エネルギー蓄積素子および容量性負荷の突入電流をより一層小さく抑えることができ、エネルギー損失をより一層低減できる。
【０５１５】
上記分圧手段は、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含んでいてもよい。上記構成によれば、簡素な構成で分圧手段を実現できる。
【０５１６】
上記複数の抵抗を含む分圧手段を備える構成においては、上記抵抗とエネルギー蓄積素子との間に介在し、上記抵抗に流れる電流を増幅すると共に、各エネルギー蓄積素子の端子電圧が所定の電圧に調整されるように入力電圧と異なる電圧を出力する緩衝増幅手段をさらに備えることが好ましい。
【０５１７】
上記構成によれば、上記抵抗によって分圧された電圧が所定の電圧からずれた場合、例えば、容量性負荷での静電エネルギー損失や静電エネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後にエネルギー蓄積素子の端子電圧が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、緩衝増幅手段によってエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に正確に調整することができる。また、上記構成によれば、上記抵抗に流れる電流を低減できるので、上記抵抗によって消費される消費電力を低減できる。
【０５１８】
上記分圧手段は、ツェナーダイオード等の定電圧素子を含んでいてもよい。
【０５１９】
上記構成によれば、容量性負荷での損失やエネルギー放出などにより、容量性負荷から静電エネルギーを回収した後でエネルギー蓄積素子の電荷量が初期値（静電エネルギー供給前の値）に復元しない場合であっても、定電圧素子によりエネルギー蓄積素子の端子電圧を所定の電圧に正確に調節することができる。その結果、極めて安定した電圧を容量性負荷に供給することができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５２０】
上記定電圧素子を含む分圧手段は、電源と接地線との間に直列接続された複数個の定電圧素子を含み、これら定電圧素子と電源または接地線との間に抵抗が挿入されていることが好ましい。
【０５２１】
上記構成によれば、定電圧素子の設定電圧の総和が電源電圧と一致しない場合においても、抵抗により電圧の不一致を吸収でき、任意の電圧で安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５２２】
上記定電圧素子を含む分圧手段は、電源と接地線との間に並列接続された第１の分圧器および第２の分圧器を備え、第１の分圧器および第２の分圧器はそれぞれ、定電圧素子を含み、第１の分圧器では、定電圧素子と電源との間にプルアップ抵抗が挿入されている一方、第２の分圧器では、定電圧素子と接地線との間にプルダウン抵抗が挿入されている構成であってもよい。
【０５２３】
上記構成によれば、定電圧素子の設定電圧の総和が電源電圧と一致しない場合においても、プルアップ抵抗およびプルダウン抵抗により電圧の不一致を吸収でき、任意の電圧で安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５２４】
上記第１の分圧器および第２の分圧器を備える分圧手段では、第１の分圧器に含まれる定電圧素子の数と、第２の分圧器に含まれる定電圧素子の数との差が、１個以下であることが好ましい。
【０５２５】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子の端子電圧の安定性をさらに向上させることができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５２６】
上記定電圧素子を含む分圧手段を備える構成では、定電圧素子とエネルギー蓄積素子との間に、電流制限用抵抗が挿入されていることが好ましい。
【０５２７】
上記構成によれば、電流制限用抵抗により、急峻な容量性負荷からの電流の流出入を吸収すると共に、定電圧素子ヘ流入する電流を制限し、定電圧素子の負担を低減できる。
【０５２８】
また、全てのエネルギー蓄積素子の一端が、電源または接地線に接続されていることが好ましい。
【０５２９】
上記構成によれば、エネルギー蓄積素子を個々に分離し、干渉を防止することができるので、特定のエネルギー蓄積素子へ容量性負荷からの電流の流出入があった時に、そのエネルギー蓄積素子の電圧変化が他のエネルギー蓄積素子に影響を及ぼさない。それゆえ、エネルギー蓄積素子の端子電圧の安定性をさらに向上させることができ、安定した繰り返し動作が可能となる。
【０５３０】
また、本発明の容量性負荷駆動回路は、上記電源からエネルギー蓄積素子への静電エネルギーの供給を制御するスイッチング部をさらに備え、上記スイッチング部は、容量性負荷の充電前の所定期間のみ、上記電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給するようになっていることが好ましい。
【０５３１】
上記構成によれば、所定期間のみ電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給するので、常時電源からエネルギー蓄積素子へ静電エネルギーを供給する場合と比べて、容量性負荷駆動回路での消費電力を低減でき、特に、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含む分圧手段を備える場合における、抵抗での消費電力を低減できる。
【０５３２】
また、本発明の容量性負荷駆動回路は、内部の接続状態を切り替えることにより一部の容量性負荷に対して選択的に充電または放電を行わせる選択手段をさらに備えていてもよい。
【０５３３】
上記構成によれば、選択手段が一部の容量性負荷に対して選択的に充電または放電を行わせるので、複数の容量性負荷を異なるタイミングで駆動することができる。
【０５３４】
また、上記選択手段をさらに備える構成においては、複数のエネルギー蓄積素子に分配された静電エネルギーを容量性負荷へ供給するためのエネルギー供給経路と、複数のエネルギー蓄積素子から静電エネルギーを回収するためのエネルギー回収経路とが独立して設けられ、上記選択手段は、エネルギー供給経路およびエネルギー回収経路のそれぞれに設けられていることが好ましい。
【０５３５】
上記構成によれば、エネルギー供給経路（充電経路）とエネルギー回収経路とを独立して設けたことにより、一部の容量性負荷に対する充電と、他の容量性負荷に対する放電とを同時に行うことが可能となる。これにより、多数の容量性負荷を異なるタイミングで駆動する場合に、単位時間当たりにおける容量性負荷の動作回数を増やすことができる。それゆえ、容量性負荷を高速で動作させることができる。
【０５３６】
また、上記エネルギー供給経路とエネルギー回収経路とを独立して設けた構成では、エネルギー供給経路およびエネルギー回収経路の電流を整流するための整流手段をさらに備えることが好ましい。
【０５３７】
上記構成によれば、切り替え手段のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延などにより、短絡電流が流れ、回路を破損することを防止できる。
【０５３８】
上記容量性負荷駆動回路は、インクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドに備えられた、インクを加圧するための圧電素子にも応用できる。
【０５３９】
上記の構成によれば、一般に、消費電力が大きく、誘電率が高く、キャパシタンスが大きく、負荷への充放電において高い繰り返し周波数で駆動されるインクジェットヘッドの圧電素子に対して、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となるので、特に大きな消費電力低減効果が得られる。
【０５４０】
本発明のインクジェットプリンタ（画像形成装置）は、以上のように、圧電素子によってインクを加圧することによりインクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドの圧電素子を駆動する駆動回路とを備えるインクジェットプリンタ（画像形成装置）であって、上記駆動回路が、前記のいずれかの構成の容量性負荷駆動回路である。
【０５４１】
上記構成によれば、複数のエネルギー蓄積素子から順次、圧電素子へ静電エネルギーが供給され、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、圧電素子から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となる。したがって、上記構成は、消費電力が低減されたインクジェットプリンタ（画像形成装置）を提供できるという効果を奏する。
【０５４２】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、静電エネルギーを複数のエネルギー蓄積素子に分割して蓄積する蓄積ステップと、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーを供給することにより容量性負荷を充電する充電ステップと、容量性負荷を放電させ、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーを回収する回収ステップとを含む方法である。
【０５４３】
上記方法によれば、複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給され、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるので、高効率なエネルギー回収・再利用が可能となるという効果を奏する。
【０５４４】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第２のエネルギー蓄積素子と、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位が基準電位として付与された基準電位端子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位を付与すると共に、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含む方法である。
【０５４５】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、第１のエネルギー蓄積素子および第３のエネルギー蓄積素子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を付与すると共に、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含む方法である。
【０５４６】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、第１のエネルギー蓄積素子、第２のエネルギー蓄積素子、および第３のエネルギー蓄積素子を用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して０でない第１の初期電位を付与し、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１のエネルギー蓄積素子の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与し、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含む方法である。
【０５４７】
本発明の容量性負荷駆動方法は、以上のように、容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、複数の第１のエネルギー蓄積素子とを用意する配設ステップと、上記複数の第１のエネルギー蓄積素子に対して、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位を付与する初期電位付与ステップと、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを含む方法である。
【０５４８】
上記各方法によれば、エネルギー蓄積素子からの容量性負荷への充電時のエネルギーの流れと、容量性負荷からの放電時のエネルギー蓄積素子へのエネルギーの流れとを相殺でき、エネルギー損失を低減できる。その結果、消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１の容量性負荷駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図３】図２に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共にスイッチの動作状態を示すものであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図５】図４の容量性負荷駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図６】図５に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共にスイッチの動作状態を示すものであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図９】図８の容量性負荷駆動回路の動作を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図１０】図９に示すタイミングチャートの一部を拡大して示すと共にスイッチの動作状態を示すものであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はトランジスタの制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図１１】図８の容量性負荷駆動回路の変形例に用いるエミッタフォロアの構成を示す回路図である。
【図１２】図８の容量性負荷駆動回路の他の変形例に用いるエミッタフォロアの構成を示す回路図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１４】図１３の容量性負荷駆動回路によってコンデンサに印加される電圧の波形を示す波形図であり、（ａ）はＡ相の電圧の波形図、（ｂ）はＢ相の電圧の波形図、（ｃ）はＣ相の電圧の波形図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１６】図１５の容量性負荷駆動回路によってコンデンサに印加される電圧の波形を示す波形図であり、（ａ）はＡ相の電圧の波形図、（ｂ）はＢ相の電圧の波形図、（ｃ）はＣ相の電圧の波形図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１８】（ａ）（ｂ）共に、図１７の容量性負荷駆動回路に設けられている分圧器の動作を説明するための回路図である。
【図１９】図１７の容量性負荷駆動回路の変形例を示す回路図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２１】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２２】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２３】本発明の実施の一形態に係るインクジェットプリンタ（画像形成装置）の要部を示す斜視図である。
【図２４】図３のインクジェットプリンタ（画像形成装置）が備えるインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
【図２５】従来の容量性負荷駆動回路の一例を示す図であり、（ａ）は容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図、（ｂ）（ｃ）は容量性負荷駆動回路が備える２つのトランジスタの動作を制御する制御電圧の波形図、（ｄ）は駆動されるコンデンサの端子電圧の波形図、（ｅ）は容量性負荷駆動回路の抵抗に流れる電流の波形図である。
【図２６】従来の容量性負荷駆動回路の一例を示す回路図である。
【図２７】（ａ）〜（ｅ）は図２６に示す従来の容量性負荷駆動回路の動作を説明するための回路図である。
【図２８】従来の容量性負荷駆動回路の他の一例を示す回路図である。
【図２９】図２８に示す従来の容量性負荷駆動回路の動作を説明するための波形図であり、容量性負荷の端子電圧およびスイッチの状態を示している。
【図３０】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図３１】（ａ）〜（ｅ）は、図３０に示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための回路図である。
【図３２】（ａ）〜（ｄ）は、図３０に示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための回路図である。
【図３３】図３０に示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための波形図である。
【図３４】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図３５】（ａ）〜（ｆ）は、図３４に示す容量性負荷駆動回路の動作を説明するための回路図である。
【図３６】図３４に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図３７】図３４に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの他の一例の波形を示す波形図である。
【図３８】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図３９】図３８に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４０】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４１】図４０に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４２】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４３】図４２に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４４】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４５】図４４に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４６】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４７】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４８】図４７に示す容量性負荷駆動回路によって発生されるパルスの一例の波形を示す波形図である。
【図４９】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図５０】本発明の原理を説明するための回路図の１つである。
【図５１】本発明の原理を説明するための図の１つであり、（ａ）は電圧変化を示すグラフ、（ｂ）は電流変化を示すグラフである。
【図５２】本発明の原理を説明するための他の回路図である。
【図５３】本発明の原理を説明するための他の回路図である。
【図５４】本発明にかかる容量性負荷駆動回路における１つのコンデンサから容量性負荷へのエネルギー供給を模式的に表した図である。
【図５５】コンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフである。
【図５６】（ａ）は１つのコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、（ｂ）は本発明にかかる容量性負荷駆動回路における複数のコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、いずれも、コンデンサからのスイッチング時間（Ｔｓ）が時定数（Ｒ・Ｃｄ）より短い場合を示す。
【図５７】（ａ）は１つのコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、（ｂ）は本発明にかかる容量性負荷駆動回路における複数のコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、いずれも、スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数と等しい場合を示す。
【図５８】（ａ）は１つのコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、（ｂ）は本発明にかかる容量性負荷駆動回路における複数のコンデンサからのエネルギー供給による容量性負荷の電圧変化を示すグラフであり、いずれも、、スイッチング時間（Ｔｓ）が時定数より長い場合を示す。
【図５９】本発明の実施の一形態にかかる容量性負荷駆動回路を用いた表示装置を示す図である。
【図６０】本発明の実施の一形態にかかる容量性負荷駆動回路を用いた直流−交流変換器を示す図である。
【図６１】記録ヘッドにおける一部分を記録媒体側から見た状態で示した平面図である。
【図６２】記録ヘッドの縦断面図である。
【図６３】（ａ）〜（ｃ）は、図６２の記録ヘッドの動作を説明するための断面図である。
【図６４】図６２の記録ヘッドの動作を説明するためのパルス波形図である。
【図６５】本発明の他の実施の形態にかかる容量性負荷駆動回路を用いたインクジェットプリンタ（画像形成装置）を示す断面図である。
【図６６】本発明の他の実施の形態にかかる容量性負荷駆動回路を用いたインクジェットプリンタ（画像形成装置）を示す斜視図である。
【図６７】図６５のインクジェットプリンタ（画像形成装置）の制御系を示すブロック図である。
【図６８】本発明の実施の一形態にかかる容量性負荷駆動回路において繰り返し容量性負荷の充放電を行ったときのエネルギー蓄積素子の電圧変化を示す図である。
【図６９】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７０】図６９の容量性負荷駆動回路の動作例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７１】図６９の容量性負荷駆動回路の他の動作例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はスイッチ（切り替え手段）の制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７２】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７３】図７２の容量性負荷駆動回路の動作例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチの制御電圧の波形図、（ｃ）はコンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７４】図７２の容量性負荷駆動回路の他の動作例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は同期信号の波形図、（ｂ）はスイッチ（切り替え手段）の動作状態を示すタイミングチャート、（ｃ）はスイッチの制御電圧の波形図、（ｄ）は、コンデンサへの印加電圧の波形図である。
【図７５】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７６】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７７】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７８】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図７９】本発明のさらに他の実施の形態に係る容量性負荷駆動回路の構成を示す回路図である。
【図８０】（ａ）（ｂ）共に、図７９の容量性負荷駆動回路に設けられている分圧器の動作を説明するための回路図である。
【図８１】本発明の実施の一形態に係る容量性負荷駆動方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 容量性負荷駆動回路
２ａ〜２ｉ コンデンサ（エネルギー蓄積素子）
３ 蓄電器
４ 抵抗
５ 分圧器（分圧手段）
６ トランジスタ（スイッチング部）
７ スイッチ（切り替え手段）
９ 電源端子
１１ コンデンサ（容量性負荷）
１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃ コンデンサ（容量性負荷）
１５ エネルギー出力経路
１６ トランジスタ（スイッチング部）
１６Ａ スイッチ（スイッチング部）
１７ スイッチ（切り替え手段）
２０ 容量性負荷駆動回路
２１ 圧電素子（容量性負荷）
２３ インクジェットヘッド
３０ 容量性負荷駆動回路
３１，３１Ａ バッファ回路（緩衝増幅手段）
３２ エミッタフォロア
３３ エミッタフォロア
３４ エミッタフォロア
３５ プッシュプル
３７ａ・３８ａ・３９ａ 充電経路（エネルギー供給経路）
３７ｂ・３８ｂ・３９ｂ 放電経路（エネルギー回収経路）
４０ 容量性負荷駆動回路
５０ スイッチング回路（切り替え手段）
６０ スイッチング回路（切り替え手段）
６２ 選択回路（選択手段）
６４ 選択回路（選択手段）
６５ 整流ダイオード（整流手段）
６６ 整流ダイオード（整流手段）
６７Ａ・６７Ｂ・６７Ｃ トランジスタ
６８Ａ・６８Ｂ・６８Ｃ トランジスタ
７０ 容量性負荷駆動回路
７１ 整流ダイオード（整流手段）
７２ 整流ダイオード（整流手段）
８１ 容量性負荷駆動回路
８２Ａ〜８２Ｅ コンデンサ（エネルギー蓄積素子）
８３ 蓄電器
８４Ａ〜８４Ｅ ツェナーダイオード（定電圧手段、定電圧素子）
８５ 分圧器（分圧手段）
８７ スイッチング回路（切り替え手段）
９１〜９６ スイッチ
９７ 電源線
９８ 接地線
１００ 容量性負荷駆動回路
１０１Ａ〜１０１Ｅ コンデンサ
１０２ 緩衝回路
１０３・１０４・１０５・１０６ 電流制限用抵抗
１０７ 変動調整部
１０８ プルアップ抵抗（抵抗）
１１０ 容量性負荷駆動回路
１１１ プルアップ抵抗
１１２ プルダウン抵抗
１１３ 分圧器
１１３Ａ 第１の分圧器
１１３Ｂ 第２の分圧器
１２０ 容量性負荷駆動回路
１２１〜１２４ コンデンサ（エネルギー蓄積素子）
１３０ 容量性負荷駆動回路
２１０ インクジェットプリンタ（画像形成装置）
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，６０１ 容量性負荷駆動回路
３０９，３１９，３２９，３３９ 電力源（電源、直流電源）
３１１ 容量性負荷
Ｃ（０） 接地端子（基準電位端子）
Ｃ（１）〜Ｃ（３），Ｃ（０）〜Ｃ（Ｎ） コンデンサ（エネルギー蓄積素子）
Ｓ（０）〜Ｓ（４），Ｓ（０）〜Ｓ（Ｎ） スイッチング素子（切り替え手段）
Ｒ（１）〜Ｒ（Ｎ−１） 抵抗回路
ＳＷ１〜ＳＷ９，ＳＷ１２〜ＳＷ１６ スイッチ（スイッチング部）
Claims (34)
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から供給された静電エネルギーを分割して蓄積するための複数のエネルギー蓄積素子と、上記容量性負荷と上記複数のエネルギー蓄積素子との接続を切り替えるための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーが供給されるように上記接続を切り替え、容量性負荷の放電時に、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーが回収されるように上記接続を切り替えるようになっていることを特徴とする容量性負荷駆動回路。
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、基準電源からの基準電源電位あるいは接地電位が付与された基準電位端子と、上記エネルギー蓄積素子および基準電位端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、
上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子とを含み、
上記基準電位は、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位であり、
上記切り替え手段は、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、
その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、
その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを
実行するようになっていることを特徴とする容量性負荷駆動回路。 - 上記基準電位端子は、接地電位を有する接地端子であり、上記切り替え手段は、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、直接または間接的に電源に接続されていることを特徴とする請求項２記載の容量性負荷駆動回路。
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記エネルギー蓄積素子および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっていることを特徴とする容量性負荷駆動回路。
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、異なる複数の初期電位が付与された複数のエネルギー蓄積素子と、上記複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記複数のエネルギー蓄積素子は、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を持つ第２のエネルギー蓄積素子と、第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を持つ第３のエネルギー蓄積素子とを含み、上記切り替え手段は、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを実行するようになっていることを特徴とする容量性負荷駆動回路。
- 接地電位を有する接地端子をさらに備え、上記切り替え手段は、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、接地端子および複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、直接または間接的に電源に接続されていることを特徴とする請求項５記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記切り替え手段は、複数のエネルギー蓄積素子を選択的に容量性負荷と接続するために、複数のエネルギー蓄積素子と容量性負荷との間にそれぞれ設けられた複数のスイッチング素子であり、複数のエネルギー蓄積素子のうち、少なくとも、最も絶対値の大きい初期電位を持つエネルギー蓄積素子は、直接または間接的に電源に接続されていることを特徴とする請求項５記載の容量性負荷駆動回路。
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動回路において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位が付与された複数の第１のエネルギー蓄積素子と、基準電位端子、複数の第１のエネルギー蓄積素子、および電源端子を選択的に容量性負荷と接続するための切り替え手段とを備え、上記切り替え手段は、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを実行するようになっていることを特徴とする容量性負荷駆動回路。
- 容量性負荷への充放電による第１のエネルギー蓄積素子の電圧のドリフトを防止するために第１のエネルギー蓄積素子にエネルギーを注入する直流電源が、抵抗回路を介して第１のエネルギー蓄積素子に接続されていることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記各エネルギー蓄積素子が、正極性の初期電位を持つことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記各エネルギー蓄積素子が、負極性の初期電位を持つことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 請求項１０に記載の容量性負荷駆動回路と、請求項１１に記載の容量性負荷駆動回路とを並列接続してなることを特徴とする容量性負荷駆動回路。
- 上記複数のエネルギー蓄積素子は、互いに異なる端子電圧を持ち、上記切り替え手段は、容量性負荷の充電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値が小さい方から順に容量性負荷に接続する一方、容量性負荷の放電時には、各エネルギー蓄積素子を端子電圧の絶対値が大きい方から順に容量性負荷に接続するようになっていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記エネルギー蓄積素子は、コンデンサであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- エネルギー蓄積素子の一部には、上記容量性負荷からエネルギー蓄積素子に回収した静電エネルギーを、上記容量性負荷とは異なる外部の素子に供給するためのエネルギー出力経路が接続されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を端子電圧の絶対値が最も小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷を接地するようになっていることを特徴とする請求項１５記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記切り替え手段は、容量性負荷の放電時に容量性負荷を端子電圧の絶対値が最も小さいエネルギー蓄積素子に接続した後、容量性負荷の充電を開始するまでの間、容量性負荷と端子電圧の絶対値が最も小さいエネルギー蓄積素子との接続を維持するようになっていることを特徴とする請求項１４記載の容量性負荷駆動回路。
- 電源から供給された電圧を互いに異なる複数の電圧に分圧し、これら電圧を各エネルギー蓄積素子に端子電圧として供給するための分圧手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記分圧手段からエネルギー蓄積素子への電圧の供給を制御するスイッチング部をさらに備え、上記スイッチング部は、容量性負荷の充電前の所定期間のみ接続状態となるように構成されていることを特徴とする請求項１８記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記分圧手段は、電源に対して直列に接続された複数の抵抗を含んでいることを特徴とする請求項１８記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記抵抗とエネルギー蓄積素子との間に介在し、上記抵抗に流れる電流を増幅すると共に、各エネルギー蓄積素子の端子電圧が所定の電圧に調整されるように入力電圧と異なる電圧を出力する緩衝増幅手段をさらに備えることを特徴とする請求項２０記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記分圧手段は、分圧された電圧を安定化させるための定電圧手段を含むことを特徴とする請求項１８記載の容量性負荷駆動回路。
- 定電圧手段とエネルギー蓄積素子との間に、電流制限用抵抗が挿入されていることを特徴とする請求項２２に記載の容量性負荷駆動回路。
- 全てのエネルギー蓄積素子の一端が電源または接地線に接続されていることを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記容量性負荷は、インクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドに備えられた、インクを加圧するための圧電素子であることを特徴とする請求項１から２４のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 上記容量性負荷は、静電的吸引力を利用してインクを液滴状に吐出させる静電方式のインクジェットヘッドに備えられた静電駆動電極であることを特徴とする請求項１から２４のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路。
- 請求項１から２６のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路と、この容量性負荷駆動回路によって充放電される容量性負荷とを備える装置であって、上記エネルギー蓄積素子の静電容量成分が、容量性負荷の静電容量の１００倍以上であることを特徴とする装置。
- 容量性負荷としての静電駆動電極または圧電素子によってインクを加圧することによりインクを液滴状に吐出させるインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドの静電駆動電極または圧電素子を駆動する駆動回路とを備える画像形成装置において、上記駆動回路が、請求項１から２４のいずれか１項に記載の容量性負荷駆動回路であることを特徴とする画像形成装置。
- 上記インクジェットヘッドは、圧電素子によってインクを加圧することによりインクを液滴状に吐出させるものであり、上記駆動回路は、インクジェットヘッドの圧電素子を駆動するものであることを特徴とする請求項２８記載の画像形成装置。
- 容量性負荷を充放電させる容量性負荷駆動方法において、静電エネルギーを複数のエネルギー蓄積素子に分割して蓄積する蓄積ステップと、上記複数のエネルギー蓄積素子から順次、容量性負荷へ静電エネルギーを供給することにより容量性負荷を充電する充電ステップと、容量性負荷を放電させ、上記複数のエネルギー蓄積素子に順次、容量性負荷から静電エネルギーを回収する回収ステップとを含むことを特徴とする容量性負荷駆動方法。
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、０でない第１の初期電位を持つ第１のエネルギー蓄積素子と、第２のエネルギー蓄積素子と、接地電位、基準電源から供給された第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、または基準電源から供給された第１の初期電位と逆極性の電位が基準電位として付与された基準電位端子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位を付与すると共に、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を基準電位端子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴とする容量性負荷駆動方法。
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、第１のエネルギー蓄積素子および第３のエネルギー蓄積素子とを用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して電源電位と同極性でかつ電源電位より絶対値の小さい第１の初期電位を付与すると共に、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴とする容量性負荷駆動方法。
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、第１のエネルギー蓄積素子、第２のエネルギー蓄積素子、および第３のエネルギー蓄積素子を用意するステップと、第１のエネルギー蓄積素子に対して０でない第１の初期電位を付与し、第２のエネルギー蓄積素子に対して第１のエネルギー蓄積素子の初期電位より絶対値の大きい第２の初期電位を付与し、第３のエネルギー蓄積素子に対して第１の初期電位と同極性でかつ第１の初期電位より絶対値の小さい電位、接地電位、または第１の初期電位と逆極性の電位である第３の初期電位を付与する初期電位付与ステップと、容量性負荷を第３のエネルギー蓄積素子と選択的に接続した後に第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧を第１の初期電位に近づくように変化させる第１の充電ステップと、その後に容量性負荷を第２のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２の充電ステップと、その後に容量性負荷を第１のエネルギー蓄積素子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１の充電ステップの前とほぼ等しくなるように回生する放電ステップとを含むことを特徴とする容量性負荷駆動方法。
- 容量性負荷を充放電させるための容量性負荷駆動方法において、電源から電源電位が付与された電源端子と、基準電源から供給された電源電位と異なる基準電源電位、または接地電位が基準電位として付与された基準電位端子と、複数の第１のエネルギー蓄積素子とを用意する配設ステップと、上記複数の第１のエネルギー蓄積素子に対して、基準電位と電源電位との間で、かつ互いに異なる初期電位を付与する初期電位付与ステップと、基準電位端子を容量性負荷に接続した後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が基準電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧を電源電位に近づくように変化させる第１のステップと、その後に容量性負荷を電源端子と選択的に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を増大させる第２のステップと、その後に各第１のエネルギー蓄積素子をその初期電位が電源電位に近い方から順に容量性負荷に接続することで容量性負荷の端子電圧の絶対値を減少させると共に、第１のエネルギー蓄積素子の蓄積静電エネルギーを第１のステップの前とほぼ等しくなるように回生する第３のステップとを含むことを特徴とする容量性負荷駆動方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003011609A JP4152757B2 (ja) | 2002-01-28 | 2003-01-20 | 容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法並びにそれを用いた装置 |
| CNB038010372A CN1309569C (zh) | 2002-01-28 | 2003-01-27 | 容性负载驱动电路以及容性负载驱动方法及使用这些的装置 |
| US10/482,219 US7049756B2 (en) | 2002-01-28 | 2003-01-27 | Capacitive load driving circuit, capacitive load driving method, and apparatus using the same |
| EP03734852A EP1470921A1 (en) | 2002-01-28 | 2003-01-27 | Capacitive load driving circuit, capacitive load driving method, and apparatus using the same |
| PCT/JP2003/000754 WO2003064161A1 (fr) | 2002-01-28 | 2003-01-27 | Circuit d'attaque a charge capacitive, procede d'attaque a charge capacitive, et appareil associe |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002019123 | 2002-01-28 | ||
| JP2002-19123 | 2002-01-28 | ||
| JP2003011609A JP4152757B2 (ja) | 2002-01-28 | 2003-01-20 | 容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法並びにそれを用いた装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003285441A JP2003285441A (ja) | 2003-10-07 |
| JP4152757B2 true JP4152757B2 (ja) | 2008-09-17 |
Family
ID=29253276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003011609A Expired - Fee Related JP4152757B2 (ja) | 2002-01-28 | 2003-01-20 | 容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法並びにそれを用いた装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4152757B2 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4631539B2 (ja) | 2005-05-23 | 2011-02-16 | 富士ゼロックス株式会社 | 液滴吐出装置 |
| JP2008207354A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Sii Printek Inc | インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置 |
| JP4666010B2 (ja) | 2008-06-12 | 2011-04-06 | セイコーエプソン株式会社 | 負荷駆動回路及びインクジェットプリンター |
| US8427115B2 (en) * | 2008-07-08 | 2013-04-23 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Driving device for capacitance type actuator and driving device for ink jet head |
| JP2010104195A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Seiko Epson Corp | 電気負荷駆動回路 |
| JP2010099983A (ja) | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Seiko Epson Corp | 流体噴射装置 |
| JP5256997B2 (ja) | 2008-10-27 | 2013-08-07 | セイコーエプソン株式会社 | 流体噴射装置および印刷装置 |
| JP4640491B2 (ja) | 2008-10-27 | 2011-03-02 | セイコーエプソン株式会社 | 噴射ヘッド駆動回路および噴射装置、印刷装置 |
| JP4811483B2 (ja) | 2009-03-23 | 2011-11-09 | セイコーエプソン株式会社 | 流体噴射装置 |
| JP5703548B2 (ja) * | 2009-07-21 | 2015-04-22 | セイコーエプソン株式会社 | 容量性負荷駆動回路およびプリンター |
| JP5636647B2 (ja) * | 2009-07-31 | 2014-12-10 | セイコーエプソン株式会社 | 駆動電圧波形生成回路、液体噴射装置 |
| JP2011083987A (ja) | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Seiko Epson Corp | 液体噴射装置 |
| JP2011084064A (ja) * | 2010-09-06 | 2011-04-28 | Seiko Epson Corp | 液体噴射装置 |
| JP5533598B2 (ja) * | 2010-11-26 | 2014-06-25 | 株式会社リコー | 放電エネルギー回収装置及び画像形成装置 |
| JP5759710B2 (ja) | 2010-12-08 | 2015-08-05 | 東芝テック株式会社 | 静電容量性アクチュエータの駆動装置 |
| JP5974528B2 (ja) * | 2012-02-16 | 2016-08-23 | 株式会社リコー | 液滴吐出ヘッドモジュール及び液滴吐出装置 |
| JP2013193390A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出装置 |
| JP5900394B2 (ja) * | 2013-03-22 | 2016-04-06 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
| JP5929797B2 (ja) * | 2013-03-22 | 2016-06-08 | セイコーエプソン株式会社 | 印刷装置 |
| JP5862708B2 (ja) * | 2014-06-24 | 2016-02-16 | セイコーエプソン株式会社 | 駆動電圧波形生成回路および液体噴射装置 |
| JP5928533B2 (ja) * | 2014-06-26 | 2016-06-01 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射装置 |
| WO2017001276A1 (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-05 | Oce-Technologies B.V. | Electronic circuit for driving an array of inkjet print elements |
| JP6217734B2 (ja) * | 2015-11-16 | 2017-10-25 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
| JP6132044B2 (ja) * | 2016-03-10 | 2017-05-24 | セイコーエプソン株式会社 | 容量性負荷駆動回路 |
| JP7146661B2 (ja) * | 2019-02-06 | 2022-10-04 | 東芝テック株式会社 | 制御装置及びインクジェット記録装置 |
-
2003
- 2003-01-20 JP JP2003011609A patent/JP4152757B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003285441A (ja) | 2003-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4152757B2 (ja) | 容量性負荷駆動回路および容量性負荷駆動方法並びにそれを用いた装置 | |
| US7049756B2 (en) | Capacitive load driving circuit, capacitive load driving method, and apparatus using the same | |
| JP4816774B2 (ja) | 容量性負荷駆動回路、液体噴射装置、および印刷装置 | |
| US9090060B2 (en) | Inkjet printhead driver circuit and method | |
| US9673810B2 (en) | Driving circuit for driving a capacitive load, and control method of a driving circuit for driving a capacitive load | |
| US20090189453A1 (en) | Driving circuit for capacitive load and fluid injecting device | |
| US20090189957A1 (en) | Driving circuit for capacitive load and fluid injecting device | |
| JP4152632B2 (ja) | 駆動パルス生成回路およびこれを用いたインクジェット記録装置 | |
| JP2004223770A (ja) | 容量性負荷と容量性負荷駆動回路とを備える装置 | |
| JP5703548B2 (ja) | 容量性負荷駆動回路およびプリンター | |
| JP4811483B2 (ja) | 流体噴射装置 | |
| US8393699B2 (en) | Capacitive load driving circuit, liquid ejection device, and printing apparatus | |
| JP2011045192A (ja) | 負荷駆動回路 | |
| JP3711447B2 (ja) | インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法 | |
| US8419147B2 (en) | Fluid ejection device | |
| JP2004306395A (ja) | インクジェットヘッドの駆動回路およびこれを備えたインクジェットプリンタ | |
| JP3757808B2 (ja) | インクジェット式プリンタのヘッド駆動装置及び駆動方法 | |
| JP4775482B2 (ja) | 駆動回路および液体噴射装置、印刷装置、医療機器 | |
| JP2005041076A (ja) | 容量性負荷駆動回路およびインクジェットヘッドの駆動回路ならびにインクジェットプリンタ | |
| JP2011025701A (ja) | 容量性負荷駆動回路、液体噴射装置、および印刷装置 | |
| JP2003170587A (ja) | 駆動パルス生成回路と駆動パルス生成回路を用いたインクジェット記録装置 | |
| JP2010221693A (ja) | 流体噴射装置 | |
| JPH11320872A (ja) | 容量性負荷駆動回路およびインクジェット記録装置 | |
| JP2011041466A (ja) | 駆動回路および液体噴射装置、印刷装置、医療機器 | |
| JP2023140576A (ja) | 液体吐出装置、及び容量性負荷駆動回路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050810 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080422 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080609 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20080609 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080610 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080701 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080702 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4152757 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130711 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |