JPH04369543A - 圧電素子駆動回路 - Google Patents

圧電素子駆動回路

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Publication number
JPH04369543A
JPH04369543A JP3147364A JP14736491A JPH04369543A JP H04369543 A JPH04369543 A JP H04369543A JP 3147364 A JP3147364 A JP 3147364A JP 14736491 A JP14736491 A JP 14736491A JP H04369543 A JPH04369543 A JP H04369543A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
charge
transistor
charging
discharge
Prior art date
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Pending
Application number
JP3147364A
Other languages
English (en)
Inventor
Takakazu Fukano
孝和 深野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクオンデマンドタ
イプのインクジェットプリンタなどに利用される圧電素
子駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧電素子を使用したオンデマンド
型のインクジェットプリンタの駆動回路を用いた駆動方
法としては、圧電素子に電荷を与えることにより、圧電
素子が縮み圧電素子に接したインク室の容積を減少させ
、インクをノズルから飛翔させる。また、圧電素子の電
荷を除去することで圧電素子が縮んだ状態から伸び圧電
素子に接したインク室の容積を元に戻し、ノズルの反対
方向にあるインク溜りからインクをインク室に充填する
。ここで圧電素子に電荷を与える動作を充電、電荷を除
去する動作を放電と定義する。
【0003】この方式の駆動回路は図5のように充電抵
抗RC 12、放電抵抗RD 13、充電トランジスタ
1、放電トランジスタ2、バイアス抵抗RB 14、圧
電素子CL4から構成され、その駆動制御は図6のよう
に2つのパルス、ここでは充電パルスPWcと放電パル
スPWdで圧電素子を駆動していた。これらの方式は特
開昭57−121773号公報により公知となっている
。動作を説明すると、電源投入時、圧電素子CL 4に
ヘッド駆動電源VHからバイアス抵抗RB 14を通し
て電荷が充電される。印字する場合、まず、PWd端子
にオン信号(H)を一定時間(ここでは約50μs)入
力する。放電トランジスタ2がオンして放電抵抗RD 
13を通して圧電素子CL 4の電荷が一定時間内に基
準電圧(ここでは0V)近くまで放電される。この動作
により、圧電素子は縮んだ状態から、元に戻り、インク
室を広げ、インク室にインクを供給する。放電のための
一定時間経過後、PWc端子にオン信号(H)を一定時
間(ここでは20μs)入力する。レベル変換トランジ
スタ9、充電トランジスタ1が順次オンして充電抵抗R
C 12を通って圧電素子CL 4に急激に電荷を与え
る。この動作により、圧電素子は縮みインク室の容積を
減少させ、ノズルからインクを飛翔させる。この動作は
T時間内に終了し、印字は以上の動作を繰り返す。
【0004】最近のインクジェットプリンタは、マルチ
ノズルにより印字品質向上を図っているため、図5の駆
動回路がノズル数だけ必要になり、当然それに対応する
充電抵抗、放電抵抗、充電トランジスタ、放電トランジ
スタなどが必要になった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなマ
ルチノズルに対応した駆動回路をプリンタシステムとし
て商品化した場合、部品点数が多くなり、駆動回路を実
装するための回路基板が大きくなり、極めて基板コスト
が高くなるという課題が発生した。
【0006】本発明の目的は、上記課題を解決し、駆動
回路の充電抵抗と放電抵抗を共通にし、部品点数を減ら
すことにより、高信頼性のインクジェットプリンタを得
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は入力端がヘッド
駆動電源(VH)に接続された第1のスイッチング素子
と、入力端がGNDに接続された第2のスイッチング素
子と、第1のスイッチング素子の出力端と第2のスイッ
チング素子の出力端が接続され、圧電素子の一方の端子
が抵抗を介して第1・2のスイッチング素子の接続点に
他方の端子がGNDに接続されることを特徴とする。
【0008】
【実施例】以下、図面を用いながら本発明の実施例につ
き詳細に説明する。
【0009】図1は本発明の圧電素子駆動回路である。 充電トランジスタ1と充電トランジスタ1の制御端子(
ベース)に抵抗5を介して配置されたレベル変換用トラ
ンジスタ9で構成される充電部と、放電トランジスタ2
で構成される放電部があり、充電トランジスタ1と放電
トランジスタ2の出力端が接続され、その接続部から充
放電抵抗RCD3を介して圧電素子CL 4が接続され
ている。また圧電素子CL4の他方は基準電圧(GND
)に接続されている。
【0010】次に動作について説明する。
【0011】電源投入と同時にPWcを”H”レベルに
する。レベル変換トランジスタ9、充電トランジスタ1
が順次オンする。これによりヘッド駆動電源VHから充
放電抵抗RCD3を通って圧電素子CL 4に電荷が充
電される。このとき圧電素子CL 4はインク室の容積
を減少させるがヘッド駆動電源VHの電圧が上昇中であ
るため、ノズルからインクは飛翔しない。ヘッド電源電
圧VHが規定値に達すると印字ができるようになる。マ
ルチノズルヘッド用の駆動回路としては図1の回路がノ
ズル分基板上に配置され、各ノズルに対応している。
【0012】印字する場合、圧電素子CL 4の電荷を
充放電抵抗RCD3を介して放電トランジスタ2より放
電する。この動作で圧電素子CL 4は縮んだ状態から
、元に戻り、インク室を広げ、インク室にインクを供給
する。 従来の方式では放電のための抵抗は充電のための抵抗よ
り、一般的に抵抗値が10倍ほど大きいが、この方式に
おいては放電抵抗を充電抵抗と同一にしても良いように
圧電素子CL 4の静電容量を大きくした。当方の実験
によると、その値はCL =3000[pF]になった
(従来は500[pF]程度)。
【0013】次に、ある一定時間(ここでは約30μs
)経過後、放電トランジスタ2をオフにし、充電トラン
ジスタ1をオンにし、放電した圧電素子CL 4に充放
電抵抗RCD3を通してヘッド駆動電源VHから充電さ
れる。このとき、電気機械変換により、圧電素子CL 
4は縮みインク室の容積を減少させ、ノズルからインク
を飛翔させる。この充電時間は約30μsで放電時間と
同等になる。印字は図2のT時間内で1ドット列分駆動
でき、これらの動作を繰り返すことによりできる。
【0014】圧電素子4に蓄えられるエネルギーEは、
静電容量CL と印加電圧VHにより決まる。
【0015】 E  =  CL ・VH2 /2  ……(1)同等
の入力エネルギーEで同等の出力が得られると仮定する
と、従来の静電容量CL’=500[pF]、ヘッド駆
動電圧VH’本発明の静電容量  CL =3000[
pF]、ヘッド駆動電圧VHより、 CL’・VH’2/2  =  CL ・VH2 /2
  ……(2)VH=VH’ /√6  =  VH’
 /2.5  ……(3)また、圧電素子の静電容量が
大きくなったため、ヘッド駆動電圧を小さくしても同等
のエネルギーが圧電素子に与えられる。このことは式(
3)で示される。つまり、従来VH’ =100[V]
とするとVH=40[V]の低電圧化が図れる。
【0016】別の実施例として図3に充電トランジスタ
1を共通にしたものを示す。充電トランジスタ1、充電
トランジスタ1の制御端子(ベース)に抵抗5を介して
配置されたレベル変換用トランジスタ9、圧電素子数に
対応した充電ダイオード51〜57で構成される充電部
と、圧電素子数に対応した放電トランジスタ21〜27
で構成される放電部があり、充電ダイオード51〜57
と放電トランジスタ2の出力端が接続され、その接続部
から充放電抵抗RCD31〜37を介して圧電素子CL
 41〜47が接続されている。また圧電素子CL 4
1〜47の他方は基準電圧(GND)に接続されている
【0017】次に動作について説明する。
【0018】電源投入と同時にPWcを”H”レベルに
する。レベル変換トランジスタ9、充電トランジスタ1
が順次オンする。これによりヘッド駆動電源VHから充
電ダイオード51〜57と充放電抵抗RCD31〜37
を通って全ての圧電素子CL 41〜47に電荷が充電
される。このとき圧電素子CL 41〜47はインク室
の容積を減少させるがヘッド駆動電源VHの電圧が上昇
中であるため、ノズルからインクは飛翔しない。ヘッド
電源電圧VHが規定値に達すると印字ができるようにな
る。
【0019】印字する場合、印字するために選択された
圧電素子(ここでは圧電素子CL 41とする)の電荷
を充放電抵抗RCD31を介して放電トランジスタ21
より放電する。この動作で圧電素子CL 41は縮んだ
状態から、元に戻り、インク室を広げ、インク室にイン
クを供給する。この場合も前記の実施例と同様に、放電
抵抗を充電抵抗と同一にしても良いように圧電素子CL
 41〜47の静電容量を大きくした。当方の実験によ
ると、その値はCL =3000[pF]になった(従
来は500[pF]程度)。
【0020】次に、ある一定時間(ここでは約30μs
)経過後、放電トランジスタ21をオフにし、充電トラ
ンジスタ1をオンにし、放電した圧電素子CL41に充
電ダイオード51と充放電抵抗RCD31を通してヘッ
ド駆動電源VHから充電される。このとき、電気機械変
換により、圧電素子CL 41は縮みインク室の容積を
減少させ、ノズルからインクを飛翔させる。この充電時
間は約30μsで放電時間と同等になる。印字は図2の
T時間内で1ドット列分駆動でき、これらの動作を繰り
返すことによりできる。
【0021】この実施例の場合も圧電素子41に蓄えら
れるエネルギーEは、静電容量CLと印加電圧VHによ
り決まり、式(1)、式(2)、式(3)と同じになる
。この実施例においても低電圧化が図れ、特に部品点数
を減少させる場合に実施すると良いのは言うまでもない
【0022】充放電抵抗が各ノズル1個でインクジェッ
トプリンタの駆動回路が実現できるようになったため、
インクジェットプリンタ駆動回路の部品点数が減り、小
型化が可能になった。また、放電抵抗値を従来より小さ
くし、静電容量が大きくなったため、ヘッド駆動電源電
圧が低くなり、プリンタとしてより小型が可能になった
。また、ヘッド駆動電源電圧が60V以下になると各国
安全規格(ULなど)対策が簡単になり、商品としてコ
ストダウンが図れるようになった。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように本発明の圧電素子駆動
回路によれば、充電抵抗、放電抵抗、バイアス抵抗が充
放電抵抗1本だけで実現でき、今後のマルチノズル化に
対して回路基板面積が減少し、低コスト化や高機能化が
図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電素子駆動回路。
【図2】本発明の圧電素子駆動回路のタイミング信号説
明図。
【図3】本発明の別の圧電素子駆動回路。
【図4】本発明の別の圧電素子駆動回路のタイミング信
号説明図。
【図5】従来の圧電素子駆動回路。
【図6】従来の圧電素子駆動回路のタイミング信号説明
図。
【符号の説明】
1  充電トランジスタ 2  放電トランジスタ 3  充放電抵抗 4  圧電素子 31〜37充放電抵抗 41〜47圧電素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  入力端がヘッド駆動電源に接続された
    第1のスイッチング素子と入力端が基準電圧に接続され
    た第2のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング
    素子の出力端と前記第2のスイッチング素子の出力端が
    接続され、圧電素子の一方の端子が抵抗を介して前記第
    1・2のスイッチング素子の接続点に他方の端子が前記
    基準電圧に接続されることを特徴とする圧電素子駆動回
    路。
JP3147364A 1991-06-19 1991-06-19 圧電素子駆動回路 Pending JPH04369543A (ja)

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JP3147364A JPH04369543A (ja) 1991-06-19 1991-06-19 圧電素子駆動回路

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JP3147364A JPH04369543A (ja) 1991-06-19 1991-06-19 圧電素子駆動回路

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ID=15428542

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011048855A (ja) * 2010-11-04 2011-03-10 Kyocera Corp 入力装置および入力装置の制御方法
JP2013215961A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Sii Printek Inc 駆動装置、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置、及び駆動方法
US8823662B2 (en) 2009-08-27 2014-09-02 Kyocera Corporation Input apparatus

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JP2011048855A (ja) * 2010-11-04 2011-03-10 Kyocera Corp 入力装置および入力装置の制御方法
JP2013215961A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Sii Printek Inc 駆動装置、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置、及び駆動方法

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