JP3030933B2 - 圧電素子駆動回路 - Google Patents
圧電素子駆動回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子にコイルを介
して電荷を充放電することにより、圧電素子を伸縮させ
る圧電素子駆動回路に関する。
して電荷を充放電することにより、圧電素子を伸縮させ
る圧電素子駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば印字ヘッドを圧電素子
の伸縮により駆動するドットインパクト型のプリンタ
等、圧電素子をアクチュエータとして利用する装置に
は、圧電素子を駆動するために、例えば図５に示す如
く、直流電源Ｅと圧電素子ＣｐとをコイルＬ１１を介し
て接続することにより、圧電素子Ｃｐを充電するトラン
ジスタＴＲ１１と、外部からの充電信号Ｓ１１により抵
抗器Ｒ１１を介してトランジスタＴＲ１１をＯＮして圧
電素子Ｃｐを充電させるトランジスタＴＲ１２と、外部
からの放電信号Ｓ１２によりコイルＬ１１を介して圧電
素子Ｃｐに充電された電荷を放電させるトランジスタＴ
Ｒ１３と、圧電素子Ｃｐの充電及び放電後了後、コイル
Ｌ１１に蓄えられたエネルギを直流電源Ｅに回生させる
回生用のダイオードＤ１１〜Ｄ１４とから構成された圧
電素子駆動回路が備えられている。尚コイルＬ１１のリ
アクタンス値は、圧電素子の伸張時に必要とされる反応
スピード等によって決定される。
の伸縮により駆動するドットインパクト型のプリンタ
等、圧電素子をアクチュエータとして利用する装置に
は、圧電素子を駆動するために、例えば図５に示す如
く、直流電源Ｅと圧電素子ＣｐとをコイルＬ１１を介し
て接続することにより、圧電素子Ｃｐを充電するトラン
ジスタＴＲ１１と、外部からの充電信号Ｓ１１により抵
抗器Ｒ１１を介してトランジスタＴＲ１１をＯＮして圧
電素子Ｃｐを充電させるトランジスタＴＲ１２と、外部
からの放電信号Ｓ１２によりコイルＬ１１を介して圧電
素子Ｃｐに充電された電荷を放電させるトランジスタＴ
Ｒ１３と、圧電素子Ｃｐの充電及び放電後了後、コイル
Ｌ１１に蓄えられたエネルギを直流電源Ｅに回生させる
回生用のダイオードＤ１１〜Ｄ１４とから構成された圧
電素子駆動回路が備えられている。尚コイルＬ１１のリ
アクタンス値は、圧電素子の伸張時に必要とされる反応
スピード等によって決定される。
【０００３】またこのように構成された従来の圧電素子
駆動回路においては、圧電素子Ｃｐの充電時及び放電時
の時定数が、圧電素子Ｃｐの容量とコイルＬ１１のイン
ダクタンスとにより決定されるため、コイルＬ１１のイ
ンダクタンスを、その時定数が圧電素子Ｃｐの充電及び
放電に適した時定数となるように設定することにより、
図６に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２までの充電時間及び時
刻ｔ４から時刻ｔ５までの放電時間を調整している。
駆動回路においては、圧電素子Ｃｐの充電時及び放電時
の時定数が、圧電素子Ｃｐの容量とコイルＬ１１のイン
ダクタンスとにより決定されるため、コイルＬ１１のイ
ンダクタンスを、その時定数が圧電素子Ｃｐの充電及び
放電に適した時定数となるように設定することにより、
図６に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２までの充電時間及び時
刻ｔ４から時刻ｔ５までの放電時間を調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の圧
電素子駆動回路においては、コイルＬ１１に蓄えられた
エネルギの直流電源Ｅへの回生を、コイルＬ１１の両端
に設けたダイオードＤ１１〜Ｄ１４を介して行なうよう
にされているため、充電終了後コイルＬ１１に蓄えられ
たエネルギを０とするまでの図６に示す時刻ｔ２から時
刻ｔ３までの回生時間△ｔ１、及び放電終了後コイルＬ
１１に蓄えられたエネルギを０とするまでの図６に示す
時刻ｔ５から時刻ｔ６までの回生時間△ｔ２は、夫々、
充放電時の時定数により決ってしまう。このためこの回
生時間△ｔ１，△ｔ２を短縮するとか、逆にこの回生時
間△ｔ１，△ｔ２を長くすることにより回生電流ＩD1
1，ＩD12のピークを抑制して、ダイオードＤ１１〜Ｄ１
４に定格電流の小さいものを使用できるようにするとい
ったことはできなかった。尚図６において、ＩL11 はコ
イルＬ１１に流れる電流を、ＶCPは圧電素子Ｃｐの両端
電圧を、夫々表している。
電素子駆動回路においては、コイルＬ１１に蓄えられた
エネルギの直流電源Ｅへの回生を、コイルＬ１１の両端
に設けたダイオードＤ１１〜Ｄ１４を介して行なうよう
にされているため、充電終了後コイルＬ１１に蓄えられ
たエネルギを０とするまでの図６に示す時刻ｔ２から時
刻ｔ３までの回生時間△ｔ１、及び放電終了後コイルＬ
１１に蓄えられたエネルギを０とするまでの図６に示す
時刻ｔ５から時刻ｔ６までの回生時間△ｔ２は、夫々、
充放電時の時定数により決ってしまう。このためこの回
生時間△ｔ１，△ｔ２を短縮するとか、逆にこの回生時
間△ｔ１，△ｔ２を長くすることにより回生電流ＩD1
1，ＩD12のピークを抑制して、ダイオードＤ１１〜Ｄ１
４に定格電流の小さいものを使用できるようにするとい
ったことはできなかった。尚図６において、ＩL11 はコ
イルＬ１１に流れる電流を、ＶCPは圧電素子Ｃｐの両端
電圧を、夫々表している。
【０００５】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、圧電素子充放電時の時定数に影響を与えることな
く、コイルに蓄えられたエネルギの回生時間を任意に設
定することができる圧電素子駆動回路を提供することを
目的としている。
ので、圧電素子充放電時の時定数に影響を与えることな
く、コイルに蓄えられたエネルギの回生時間を任意に設
定することができる圧電素子駆動回路を提供することを
目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るためになされた本発明の圧電素子駆動回路は、中間タ
ップを有し、一端が圧電素子に接続されたコイルと、外
部からの充電指令により、上記コイルの他端及び中間タ
ップの何れか一方と直流電源とを接続して、圧電素子を
充電する充電手段と、該充電時に直流電源に接続される
上記コイルの他端又は中間タップに接続され、外部から
の放電指令により、上記充電によって圧電素子に蓄積さ
れた電荷を放電させる放電手段と、該放電手段に接続さ
れない側の上記コイルの中間タップ又は他端に接続さ
れ、上記充電及び放電により上記コイルに蓄えられたエ
ネルギを上記直流電源に回生する回生手段と、を備えた
ことを特徴としている。
るためになされた本発明の圧電素子駆動回路は、中間タ
ップを有し、一端が圧電素子に接続されたコイルと、外
部からの充電指令により、上記コイルの他端及び中間タ
ップの何れか一方と直流電源とを接続して、圧電素子を
充電する充電手段と、該充電時に直流電源に接続される
上記コイルの他端又は中間タップに接続され、外部から
の放電指令により、上記充電によって圧電素子に蓄積さ
れた電荷を放電させる放電手段と、該放電手段に接続さ
れない側の上記コイルの中間タップ又は他端に接続さ
れ、上記充電及び放電により上記コイルに蓄えられたエ
ネルギを上記直流電源に回生する回生手段と、を備えた
ことを特徴としている。
【０００７】
【作用及び発明の効果】このように本発明の圧電素子駆
動回路においては、充電手段及び放電手段により、一端
が圧電素子に接続された中間タップを有するコイルの他
端又は中間タップから圧電素子の充電及び放電を行な
い、コイルの充放電を行わない側の端子，即ち中間タッ
プ又は他端から、充電終了時及び放電終了時にコイルに
蓄えられたエネルギを直流電源に回生するようにされて
いる。
動回路においては、充電手段及び放電手段により、一端
が圧電素子に接続された中間タップを有するコイルの他
端又は中間タップから圧電素子の充電及び放電を行な
い、コイルの充放電を行わない側の端子，即ち中間タッ
プ又は他端から、充電終了時及び放電終了時にコイルに
蓄えられたエネルギを直流電源に回生するようにされて
いる。
【０００８】このため本発明の圧電素子駆動回路によれ
ば、圧電素子の充放電時とコイルに蓄えられたエネルギ
の回生時とで、コイルのインダクタンスを異なる値に設
定することが可能となる。従って、本発明によれば、圧
電素子充放電時の時定数に影響を与えることなく、コイ
ルに蓄えられたエネルギの回生時間を任意に設定するこ
とができる。
ば、圧電素子の充放電時とコイルに蓄えられたエネルギ
の回生時とで、コイルのインダクタンスを異なる値に設
定することが可能となる。従って、本発明によれば、圧
電素子充放電時の時定数に影響を与えることなく、コイ
ルに蓄えられたエネルギの回生時間を任意に設定するこ
とができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図１は、本発明が適用された実施例の圧電素子
駆動回路の構成を表す電気回路図である。尚本実施例の
圧電素子駆動回路は、圧電素子の変位を拡大して印字ワ
イヤを駆動するタイプのプリンタに利用されるものであ
る。
る。まず図１は、本発明が適用された実施例の圧電素子
駆動回路の構成を表す電気回路図である。尚本実施例の
圧電素子駆動回路は、圧電素子の変位を拡大して印字ワ
イヤを駆動するタイプのプリンタに利用されるものであ
る。
【００１０】図に示す如く、本実施例の圧電素子駆動回
路には、中間タップＴが形成されたコイルＬ１が備えら
れいる。コイルＬ１の一端は、圧電素子Ｃｐの正極に接
続されており、他端は、トランジスタＴＲ１を介して直
流電源Ｅに接続されている。尚このコイルＬ１の全長の
リアクタンスは、印字ワイヤ前進時に要求されるスピー
ド，印字圧等によって決定される。
路には、中間タップＴが形成されたコイルＬ１が備えら
れいる。コイルＬ１の一端は、圧電素子Ｃｐの正極に接
続されており、他端は、トランジスタＴＲ１を介して直
流電源Ｅに接続されている。尚このコイルＬ１の全長の
リアクタンスは、印字ワイヤ前進時に要求されるスピー
ド，印字圧等によって決定される。
【００１１】トランジスタＴＲ１のベースは、抵抗器Ｒ
１を介してトランジスタＴＲ２に接続されており、トラ
ンジスタＴＲ１は、トランジスタＴＲ２が外部からの充
電信号Ｓ１によりＯＮすることによりＯＮ状態となっ
て、コイルＬ１を介して圧電素子Ｃｐを充電させる。尚
これらトランジスタＴＲ１，抵抗器Ｒ１，及びトランジ
スタＴＲ２は、充電手段に相当する。
１を介してトランジスタＴＲ２に接続されており、トラ
ンジスタＴＲ１は、トランジスタＴＲ２が外部からの充
電信号Ｓ１によりＯＮすることによりＯＮ状態となっ
て、コイルＬ１を介して圧電素子Ｃｐを充電させる。尚
これらトランジスタＴＲ１，抵抗器Ｒ１，及びトランジ
スタＴＲ２は、充電手段に相当する。
【００１２】またコイルＬ１のトランジスタＴＲ１側端
部は、逆流防止用のダイオードＤ０を介して放電手段と
してのトランジスタＴＲ３に接続されており、トランジ
スタＴＲ３は、外部からの放電信号Ｓ２によりコイルＬ
１を介して圧電素子Ｃｐに充電された電荷を放電させ
る。
部は、逆流防止用のダイオードＤ０を介して放電手段と
してのトランジスタＴＲ３に接続されており、トランジ
スタＴＲ３は、外部からの放電信号Ｓ２によりコイルＬ
１を介して圧電素子Ｃｐに充電された電荷を放電させ
る。
【００１３】一方コイルＬ１に形成された中間タップＴ
には、ダイオードＤ２，Ｄ３が接続されている。このダ
イオードＤ２，Ｄ３は、コイルＬ１と圧電素子Ｃｐとの
接続点に接続されたダイオードＤ１，Ｄ４と共に回生手
段として機能し、圧電素子Ｃｐの充電及び放電後了後、
コイルＬ１に蓄えられたエネルギを直流電源Ｅに回生す
る。
には、ダイオードＤ２，Ｄ３が接続されている。このダ
イオードＤ２，Ｄ３は、コイルＬ１と圧電素子Ｃｐとの
接続点に接続されたダイオードＤ１，Ｄ４と共に回生手
段として機能し、圧電素子Ｃｐの充電及び放電後了後、
コイルＬ１に蓄えられたエネルギを直流電源Ｅに回生す
る。
【００１４】このように構成された本実施例の圧電素子
駆動回路においては、図２に示す如く、まず時刻ｔ１に
て充電信号Ｓ１が入力されて、トランジスタＴＲ２，延
いてはトランジスタＴＲ１がＯＮすると、コイルＬ１両
端のインダクタンスにて決定される時定数により、圧電
素子充電方向に電流ＩL1が流れ、圧電素子Ｃｐの充電を
開始する。この動作により、圧電素子Ｃｐが伸張し、印
字ワイヤが突出する。
駆動回路においては、図２に示す如く、まず時刻ｔ１に
て充電信号Ｓ１が入力されて、トランジスタＴＲ２，延
いてはトランジスタＴＲ１がＯＮすると、コイルＬ１両
端のインダクタンスにて決定される時定数により、圧電
素子充電方向に電流ＩL1が流れ、圧電素子Ｃｐの充電を
開始する。この動作により、圧電素子Ｃｐが伸張し、印
字ワイヤが突出する。
【００１５】次に時刻ｔ２で充電信号Ｓ１が入力されな
くなると、トランジスタＴＲ２，延いてはトランジスタ
ＴＲ１がＯＦＦし、コイルＬ１の圧電素子Ｃｐ側端部と
中間タップＴとのインダクタンス（即ち、充電時より小
さいインダクタンス）によって決定される時定数にて、
ダイオードＤ１に回生電流ＩD1が流れる。この結果、充
電によりコイルＬ１に蓄えられたエネルギが直流電源Ｅ
へと回生される。
くなると、トランジスタＴＲ２，延いてはトランジスタ
ＴＲ１がＯＦＦし、コイルＬ１の圧電素子Ｃｐ側端部と
中間タップＴとのインダクタンス（即ち、充電時より小
さいインダクタンス）によって決定される時定数にて、
ダイオードＤ１に回生電流ＩD1が流れる。この結果、充
電によりコイルＬ１に蓄えられたエネルギが直流電源Ｅ
へと回生される。
【００１６】また次に時刻ｔ４にて放電信号Ｓ２が入力
されて、トランジスタＴＲ３がＯＮすると、コイルＬ１
両端のインダクタンスにて決定される時定数により圧電
素子放電方向に電流ＩL1が流れ、圧電素子Ｃｐからの放
電を開始する。この動作により圧電素子Ｃｐが収縮し、
印字ワイヤが後退する。
されて、トランジスタＴＲ３がＯＮすると、コイルＬ１
両端のインダクタンスにて決定される時定数により圧電
素子放電方向に電流ＩL1が流れ、圧電素子Ｃｐからの放
電を開始する。この動作により圧電素子Ｃｐが収縮し、
印字ワイヤが後退する。
【００１７】そして放電終了後、時刻ｔ５にて放電信号
Ｓ２が入力されなくなると、トランジスタＴＲ３がＯＦ
Ｆし、コイルＬ１の圧電素子Ｃｐ側端部と中間タップＴ
とのインダクタンス（即ち放電時より小さいインダクタ
ンス）によって決定される時定数にて、ダイオードＤ２
に回生電流ＩD2が流れる。この結果、放電によりコイル
Ｌ１に蓄えられたエネルギが直流電源Ｅへと回生され
る。
Ｓ２が入力されなくなると、トランジスタＴＲ３がＯＦ
Ｆし、コイルＬ１の圧電素子Ｃｐ側端部と中間タップＴ
とのインダクタンス（即ち放電時より小さいインダクタ
ンス）によって決定される時定数にて、ダイオードＤ２
に回生電流ＩD2が流れる。この結果、放電によりコイル
Ｌ１に蓄えられたエネルギが直流電源Ｅへと回生され
る。
【００１８】このように本実施例の圧電素子駆動回路に
おいては、充電及び放電終了後の回生時には、充電及び
放電時のインダクタンスより小さいインダクタンスにて
決定される時定数により回生電流ＩD1，ＩD2が流れる。
このため従来の圧電素子駆動回路に比べ、回生開始後コ
イルＬ１に蓄えられたエネルギが０となるまでの回生時
間、即ち図２に示す時刻ｔ２からｔ３までの回生時間△
ｔ１及び時刻ｔ５からｔ６までの回生時間△ｔ２を、短
くすることが可能となる。これは高速印字が可能である
ことを意味する。
おいては、充電及び放電終了後の回生時には、充電及び
放電時のインダクタンスより小さいインダクタンスにて
決定される時定数により回生電流ＩD1，ＩD2が流れる。
このため従来の圧電素子駆動回路に比べ、回生開始後コ
イルＬ１に蓄えられたエネルギが０となるまでの回生時
間、即ち図２に示す時刻ｔ２からｔ３までの回生時間△
ｔ１及び時刻ｔ５からｔ６までの回生時間△ｔ２を、短
くすることが可能となる。これは高速印字が可能である
ことを意味する。
【００１９】ここで上記実施例では、コイルＬ１の一端
に充電及び放電用のトランジスタＴＲ１，ＴＲ３を接続
し、コイルＬ１の中間タップＴに回生用のダイオードＤ
２，Ｄ３を接続することにより、従来の圧電素子駆動回
路に対して回生時間を短くできるようにした圧電素子駆
動回路について説明したが、図３に示す如く、コイルＬ
１の一端に回生用のダイオードＤ２，Ｄ３を接続し、コ
イルＬ１の中間タップＴに充電及び放電用のトランジス
タＴＲ１，ＴＲ３を接続するようにしてもよい。そして
この場合には、充電及び放電は中間タップを介して行わ
れ、充電又は放電によりコイルＬ１に蓄積されたエネル
ギの直流電源Ｅへの回生は、コイルＬ１の両端にわたっ
て行われるため、充放電時に比べて回生時のインダクタ
ンスが大きくなり、図１に示す実施例よりも回生電流の
ピークを抑制することができる。従って、図３に示す圧
電素子駆動回路において、充放電時のコイルＬ１のイン
ダクタンス（換言すれば、中間タップＴと圧電素子Ｃｐ
側端部との間のコイルＬ１のインダクタンス）を、図５
に示した従来の圧電素子駆動回路におけるコイルＬ１１
のインダクタンスと同じにすれば、図４に示す如く、従
来の圧電素子駆動回路に対して、回生時間△ｔ１及び△
ｔ２は長くなるものの、回生電流ＩD1，ＩD2のピークを
小さくして、回生用のダイオードＤ１〜Ｄ４に定格電流
の小さいものを使用することが可能となる。
に充電及び放電用のトランジスタＴＲ１，ＴＲ３を接続
し、コイルＬ１の中間タップＴに回生用のダイオードＤ
２，Ｄ３を接続することにより、従来の圧電素子駆動回
路に対して回生時間を短くできるようにした圧電素子駆
動回路について説明したが、図３に示す如く、コイルＬ
１の一端に回生用のダイオードＤ２，Ｄ３を接続し、コ
イルＬ１の中間タップＴに充電及び放電用のトランジス
タＴＲ１，ＴＲ３を接続するようにしてもよい。そして
この場合には、充電及び放電は中間タップを介して行わ
れ、充電又は放電によりコイルＬ１に蓄積されたエネル
ギの直流電源Ｅへの回生は、コイルＬ１の両端にわたっ
て行われるため、充放電時に比べて回生時のインダクタ
ンスが大きくなり、図１に示す実施例よりも回生電流の
ピークを抑制することができる。従って、図３に示す圧
電素子駆動回路において、充放電時のコイルＬ１のイン
ダクタンス（換言すれば、中間タップＴと圧電素子Ｃｐ
側端部との間のコイルＬ１のインダクタンス）を、図５
に示した従来の圧電素子駆動回路におけるコイルＬ１１
のインダクタンスと同じにすれば、図４に示す如く、従
来の圧電素子駆動回路に対して、回生時間△ｔ１及び△
ｔ２は長くなるものの、回生電流ＩD1，ＩD2のピークを
小さくして、回生用のダイオードＤ１〜Ｄ４に定格電流
の小さいものを使用することが可能となる。
【図１】 実施例の圧電素子駆動回路の構成を表す電気
回路図である。
回路図である。
【図２】 図１の圧電素子駆動回路の動作を説明するタ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図３】 圧電素子駆動回路の他の構成例を表す電気回
路図である。
路図である。
【図４】 図３の圧電素子駆動回路の動作を説明するタ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図５】 従来の圧電素子駆動回路の構成を表す電気回
路図である。
路図である。
【図６】 図５の圧電素子駆動回路の動作を説明するタ
イムチャートである。
イムチャートである。
Ｃｐ…圧電素子 Ｅ…直流電源 Ｌ１…コイル
Ｔ…中間タップ Ｒ１…抵抗器 ＴＲ１〜ＴＲ３…トランジスタ Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード
Ｔ…中間タップ Ｒ１…抵抗器 ＴＲ１〜ＴＲ３…トランジスタ Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード
Claims (1)
- 【請求項１】 中間タップを有し、一端が圧電素子に接
続されたコイルと、 外部からの充電指令により、上記コイルの他端及び中間
タップの何れか一方と直流電源とを接続して、圧電素子
を充電する充電手段と、 該充電時に直流電源に接続される上記コイルの他端又は
中間タップに接続され、外部からの放電指令により、上
記充電によって圧電素子に蓄積された電荷を放電させる
放電手段と、 該放電手段に接続されない側の上記コイルの中間タップ
又は他端に接続され、上記充電及び放電により上記コイ
ルに蓄えられたエネルギを上記直流電源に回生する回生
手段と、 を備えたことを特徴とする圧電素子駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15495791A JP3030933B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 圧電素子駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15495791A JP3030933B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 圧電素子駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054356A JPH054356A (ja) | 1993-01-14 |
| JP3030933B2 true JP3030933B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=15595605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15495791A Expired - Fee Related JP3030933B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 圧電素子駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3030933B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-26 JP JP15495791A patent/JP3030933B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH054356A (ja) | 1993-01-14 |
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