JPH0439060A - Piezoelectric element drive method and piezoelectric element drive circuit - Google Patents
Piezoelectric element drive method and piezoelectric element drive circuitInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要］
ヘッドビンを圧電素子により駆動するワイヤドツトプリ
ンタなどに用いられる圧電素子駆動方法および圧電素子
駆動回路に関し。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a piezoelectric element driving method and a piezoelectric element driving circuit used in wire dot printers and the like in which a head bin is driven by a piezoelectric element.
圧電素子の駆動で熱エネルギーに変換される分の無駄を
少なくし２消費電力を小さくすることを目的とし
複数の圧電素子をタイミングを変えて駆動する場合に、
圧電素子復旧時の放電電荷を２別の圧電素子の充ｔＴＨ
，荷として使用することを特徴とする圧電素子駆動方法
を構成する。また、複数の圧電素子の間で、充電した電
荷をタイミングに応じて両方向に移動させる回路を備え
たことを特徴とする圧電素子駆動回路を構成する。When driving multiple piezoelectric elements at different timings with the aim of reducing wasted energy converted into thermal energy by driving the piezoelectric elements and reducing power consumption,
The discharge charge at the time of restoration of the piezoelectric element is calculated by charging tTH of another piezoelectric element.
, a piezoelectric element driving method characterized in that it is used as a load. Further, a piezoelectric element drive circuit is configured, characterized in that it includes a circuit that moves charged charges in both directions between a plurality of piezoelectric elements according to timing.
〔産業上の利用分野］
本発明は、ヘッドピンを圧電素子により駆動するワイヤ
ドツトプリンタなどに用いられる圧電素子駆動方法およ
び圧電素子駆動回路に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to a piezoelectric element driving method and a piezoelectric element driving circuit used in wire dot printers and the like in which a head pin is driven by a piezoelectric element.
ワイヤドツトプリンタで圧電素子を用いてヘッドビンを
駆動する場合、圧電素子は見かけ上のキャパシタンスに
充電すると１機械的変位を生じ。When a wire dot printer uses a piezoelectric element to drive the head bin, the piezoelectric element produces one mechanical displacement when charged to an apparent capacitance.
その電荷を放電すると元の状態に戻る。この現象を利用
して印字ヘッドのビンを駆動するが、その放電の際の電
荷は、抵抗を通して熱エネルギーに変換され消費される
のが、これまでの−船釣な方法であった。この場合、そ
の熱エネルギーは無駄であり、改善が望まれる。When the charge is discharged, it returns to its original state. This phenomenon is utilized to drive the print head bottle, but in the conventional method, the electric charge during discharge is converted into thermal energy through a resistor and consumed. In this case, the thermal energy is wasted, and improvements are desired.
第９図は従来の圧電素子駆動回路の例、第１０図は圧電
素子の充電・放電説明図を示す。FIG. 9 shows an example of a conventional piezoelectric element drive circuit, and FIG. 10 shows an explanatory diagram of charging and discharging the piezoelectric element.
第９図において、１は充電および放電により伸縮する圧
電素子、９０は圧電素子を充電または放電する充放電回
路、９１は印字ヘッドのピン、ＤＶは駆動電圧、Ｅは圧
電素子１に印加された電圧Ｔｒｉ、Ｔｒ２はトランジス
タ、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、■は充電制御信号、■は放電制
御信号を表す。In FIG. 9, 1 is a piezoelectric element that expands and contracts by charging and discharging, 90 is a charging/discharging circuit that charges or discharges the piezoelectric element, 91 is a print head pin, DV is a driving voltage, and E is applied to piezoelectric element 1. Voltages Tri and Tr2 are transistors, R1 and R2 are resistors, ■ is a charging control signal, and ■ is a discharging control signal.
充放電回路９０に、第１０図に示すような充電制御信号
■を加えると、駆動電圧ＤＶがトランジスタＴｒｉおよ
び抵抗Ｒ１を介して圧電素子１に印加され、充電時間Ｔ
１の間、充電される。これにより圧電素子１は伸長し、
ピン９１がＳの方向へ動作して印字を行う。When a charging control signal (2) as shown in FIG. 10 is applied to the charging/discharging circuit 90, the driving voltage DV is applied to the piezoelectric element 1 via the transistor Tri and the resistor R1, and the charging time T
It is charged for 1. This causes the piezoelectric element 1 to expand,
The pin 91 moves in the direction S to perform printing.
充電制御信号■をオフにし、放電制御信号■をオンにす
ると、圧電素子１に充電された電荷が抵抗Ｒ２およびト
ランジスタＴｒ２を介して流出する。これにより、圧電
素子１は収縮して、ビン９１を元の状態に復帰させる。When the charge control signal (2) is turned off and the discharge control signal (2) is turned on, the charge charged in the piezoelectric element 1 flows out via the resistor R2 and the transistor Tr2. This causes the piezoelectric element 1 to contract and return the bottle 91 to its original state.
第９図に示すような圧電素子駆動回路では、圧電素子１
からの放電の際の電荷は、抵抗Ｒ２等により、熱エネル
ギーに変換され、消費されてしまう、そのため、無駄な
発熱が生じ、消費電力も大きくなるという問題がある。In the piezoelectric element drive circuit as shown in FIG.
The charge generated during discharge is converted into thermal energy and consumed by the resistor R2, etc., which causes problems such as wasteful heat generation and increased power consumption.
本発明は上記問題点の解決を図り、圧電素子の駆動で熱
エネルギーに変換される分の無駄を少なりシ、消費電力
を小さくする手段を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a means for reducing power consumption by reducing wasted energy converted into thermal energy by driving a piezoelectric element.
第１図は本発明の原理説明図である。 FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention.
第１図において、Ｉａ、Ｉｂは異なるタイミングで駆動
される圧電素子、２ａ、２ｂは圧電素子Ｉａ、ｌｂへの
充電を行う充電制御回路、３ａ。In FIG. 1, Ia and Ib are piezoelectric elements driven at different timings, 2a and 2b are charging control circuits that charge the piezoelectric elements Ia and lb, and 3a.
３ｂは圧電素子１ａ、Ｉｂからの放電を行う放電制御回
路、４は圧電素子１ａ、Ｉｂ間で充電電荷を移動させる
回路、ＳＷＩ、ＳＷ２はスイッチ回路を表す。3b represents a discharge control circuit for discharging from the piezoelectric elements 1a and Ib; 4 represents a circuit for moving charge between the piezoelectric elements 1a and Ib; and SWI and SW2 represent switch circuits.
最初、圧電素子１ａ、ｌｂに充電されていない状態で、
圧電素子１ａに充電を行う場合、充電電荷を移動させる
回路４のスイッチ回路ＳＷＩ、ＳＷ２をオフにして、充
電制御回路２ａからの充電を行う、これにより、圧電素
子１ａは伸長して。Initially, when the piezoelectric elements 1a and lb are not charged,
When charging the piezoelectric element 1a, the switch circuits SWI and SW2 of the circuit 4 for moving the charged charges are turned off and charging is performed from the charging control circuit 2a. As a result, the piezoelectric element 1a expands.
印字用のヘッドピンを駆動したりする操作を行う。Performs operations such as driving head pins for printing.
その後、圧電素子１ａから放電し、圧電素子１ｂに充電
するタイミングになった場合、放電制御回路３ａによる
圧電素子１ａがらの放電および充電制御回路２ｂによる
圧電素子１ｂへの充電の前に、スイッチ回路ＳＷ２を一
時的にオンにし、圧電素子１ａの充電電荷を、圧電素子
１ｂへ流す。After that, when it is time to discharge from the piezoelectric element 1a and charge the piezoelectric element 1b, the switch circuit SW2 is temporarily turned on, and the charge in the piezoelectric element 1a flows to the piezoelectric element 1b.
ある時間だけ流したならば、スイッチ回路ｓＷ２をオフ
にし、放電制御回路３ａによる放電を行う一方、圧電素
子ｌｂ側では充電制御回路２ｂによる充電を行う。After flowing for a certain period of time, the switch circuit sW2 is turned off and discharge is performed by the discharge control circuit 3a, while charging is performed by the charge control circuit 2b on the piezoelectric element lb side.
逆に、圧電素子１ｂの充電電荷を、圧電素子１ａの充電
に使用する場合には、スイッチ回路ｓＷ１を一時的に閉
じる。Conversely, when the charge of the piezoelectric element 1b is used to charge the piezoelectric element 1a, the switch circuit sW1 is temporarily closed.
従来、圧電素子１ａと圧電素子１ｂの充放電の回路が独
立していたのに対し９本発明では、充電電荷を移動させ
る回路４により、充ｉｔ荷の移動を両方向に行うことが
できるようにしている。Conventionally, the circuits for charging and discharging the piezoelectric elements 1a and 1b were independent; however, in the present invention, the circuit 4 for moving the charged charges allows the charges to be moved in both directions. ing.
したがって、従来、充電後の放電の際に、放電制御回路
３ａまたは放電制御回路３ｂで熱エネルギーに変換され
て消費されてしまっていた電荷の一部を、充電電荷を移
動させる回路４を用いて。Therefore, in the past, when discharging after charging, a part of the electric charge that was converted into thermal energy and consumed in the discharge control circuit 3a or the discharge control circuit 3b is replaced by using the circuit 4 that moves the charged electric charge. .
他方の圧電素子１ａ、Ｉｂへ供給し、その充電に利用す
ることができるので１カの消費量を小さくすることが可
能になる。Since it can be supplied to the other piezoelectric elements 1a and Ib and used for charging, it is possible to reduce the consumption amount of one power.
（実施例〕
第２図は本発明の適用例により駆動するビン配置の例、
第３図は本発明を適用したプリンタの構成例、第４図は
本発明の一実施例に係る圧電素子駆動回路の入力説明図
、第５図は本発明の一実施例回路図、第６図は本発明の
一実施例による動作タイムチャート第７図および第８図
は本発明の一実施例の動作例を示す。(Example) FIG. 2 shows an example of a bin arrangement driven by an application example of the present invention.
FIG. 3 is a configuration example of a printer to which the present invention is applied, FIG. 4 is an input explanatory diagram of a piezoelectric element drive circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is an operation time chart according to an embodiment of the present invention. FIGS. 7 and 8 show an operation example of an embodiment of the present invention.
本発明に係る圧電素子駆動方法および圧電素子駆動回路
は、圧電型印字ヘッドを持つワイヤドツトプリンタ等に
用いることができる。The piezoelectric element driving method and piezoelectric element driving circuit according to the present invention can be used in a wire dot printer or the like having a piezoelectric print head.
本発明を適用するプリンタの印字ヘッドでは。In the print head of a printer to which the present invention is applied.
ピン駆動の１周期における。ある駆動ピンの放電タイミ
ングで、別のあるビンを充電できるように。in one period of pin drive. It is now possible to charge a certain bottle at the same time as a certain drive pin discharges.
ピン配列を決める。Decide on the pin arrangement.
例えば、第２図（イ）に示すように、各ビンＰ１ Ｒ２
，・・・を、ビンの移動方向に１／２トントビ、チずつ
ずらして配列する。こうすると、第２図（ロ）に示すよ
うに１例えばＸの位置に縦線を印字するとき、各ビンを
駆動するタイミングは。For example, as shown in FIG. 2(a), each bin P1 R2
, . In this way, when printing a vertical line at the X position, for example, as shown in FIG.
１／２ドツトピツチずつずれることになる。This results in a shift of 1/2 dot pitch.
なお、各ビンＰＩ、Ｐ２．・・・を、第２図（ハ）に示
すようにジグザグ状に配列してもよい。Note that each bin PI, P2. ... may be arranged in a zigzag pattern as shown in FIG. 2(c).
このように配列したビンについて、ビンＰ１とビンＰ２
．ピンＰ３とビンＰ４．・・・というように。Regarding the bins arranged in this way, bin P1 and bin P2
．． Pin P3 and bottle P4. ...and so on.
隣り合うピン同士を２つずつ組み合わせて、それぞれ第
１図に示すような２つの圧電素子１ａ、１ｂで駆動する
。Two adjacent pins are combined and driven by two piezoelectric elements 1a and 1b as shown in FIG. 1, respectively.
本発明を適用するプリンタは２例えば第３図に示すよう
に構成されている。第３図において、３０はホストの処
理装置からのコマンドやデータを受は取るインタフェー
スコントローラ、３１は印字データをドツトパターンに
展開するデータ展開部、３２は印字するドツトパターン
のデータを格納するバッファ、３３は印字のタイミング
信号を生成するタイミング制御回路、３４は本発明に係
る圧電素子駆動回路、３５−１．３５−２はへノドピン
の印字部を表す。A printer to which the present invention is applied is constructed as shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, 30 is an interface controller that receives commands and data from a host processing device, 31 is a data development unit that develops print data into a dot pattern, 32 is a buffer that stores data of the dot pattern to be printed, Reference numeral 33 represents a timing control circuit that generates a timing signal for printing, 34 represents a piezoelectric element drive circuit according to the present invention, and 35-1, 35-2 represents a printing portion of the henodopin.
バッファ３２から読み出して印字するドントデータＤ、
Ｄ’は、“０″が非印字、“１”が印字である。圧
電素子駆動回路３４は、２つの圧電素子を持ち、２つの
ビンを駆動する。例えば、２４ピンを持つ印字ヘッドで
は、１２個の圧電素子駆動回路３４を持つ。don't data D to be read from the buffer 32 and printed;
For D', "0" means no printing, and "1" means printing. The piezoelectric element drive circuit 34 has two piezoelectric elements and drives two bins. For example, a print head with 24 pins has 12 piezoelectric element drive circuits 34.
タイミング制御回路３３は、印字部３５〜１゜３５−２
のビンをそれぞれ駆動するための圧電素子に対する充電
制御信号Ｂ、Ｂ’、放電制御信号ｃ、ｃ’、それから、
充電電荷を移動させるタイミングを与える信号Ａ、Ａ’
を圧電素子駆動回路３４に供給する。The timing control circuit 33 is connected to the printing section 35-1゜35-2.
charging control signals B, B', discharging control signals c, c' for the piezoelectric elements for driving the bins, respectively;
Signals A and A' that give the timing to move the charged charges
is supplied to the piezoelectric element drive circuit 34.
これらの制御信号は、第４図（イ）、（ロ）に示すよう
に、ＡＮＤゲートにより、ド・ントデータＤ、 Ｄ’と
のＡＮＤ論理がとられ、信号■〜■に変換される。As shown in FIGS. 4(a) and 4(b), these control signals are ANDed with the dot data D and D' by an AND gate and converted into signals ① to ②.
第５図は１本発明の一実施例による具体的な圧電素子駆
動回路の例を示している。FIG. 5 shows a specific example of a piezoelectric element drive circuit according to an embodiment of the present invention.
第５図におい７．５０は駆動電源、 ＰＩＥＺＯＩ、
ＰＩＥＺＯ２は第２図（イ）に示すような印字ヘッドの
奇数番目のビンと偶数番目のビンを駆動する圧電素子、
Ｔｒｉ−Ｔｒ６はトランジスタ、Ｒ１〜ＲＧは抵抗＝
■ＦＩ＋ ■ＰＺはそれぞれ圧電素子ＰＩＥＺＯＩ
。In Figure 5, 7.50 is the drive power supply, PIEZOI,
PIEZO2 is a piezoelectric element that drives the odd-numbered bins and even-numbered bins of the print head as shown in FIG.
Tri-Tr6 is a transistor, R1 to RG are resistors =
■FI+ ■PZ are piezoelectric elements PIEZOI
.
ＰＩＥＺＯ２の充ｉｔ圧を表す。It represents the charging pressure of PIEZO2.
第５図に示すトランジスタＴｒ５と抵抗Ｒ５およびトラ
ンジスタＴｒ６と抵抗Ｒ６からなる回路が、第１図に示
す充電電荷を移動させる回路４に相当する。他の部分の
構成は、従来とほぼ同様である。A circuit including a transistor Tr5 and a resistor R5, and a transistor Tr6 and a resistor R6 shown in FIG. 5 corresponds to the circuit 4 for moving the charged charges shown in FIG. The configuration of other parts is almost the same as the conventional one.
圧電素子ＰＩＥＺＯＩの放電の際に、信号■によりトラ
ンジスタＴｒ５をオンにし、充電電荷を圧電素子ＰＩＥ
ＺＯ２へ送る。逆に、圧電素子ＰＩＥＺＯ２の充電電荷
を、圧電素子ＰＩＥＺＯＩへ送る場合には、トランジス
タＴｒ６を信号■によりオンする。When discharging the piezoelectric element PIEZOI, the transistor Tr5 is turned on by the signal ■, and the charged charge is transferred to the piezoelectric element PIE
Send to ZO2. On the other hand, when transmitting the charged charge of the piezoelectric element PIEZO2 to the piezoelectric element PIEZOI, the transistor Tr6 is turned on by the signal ■.
第６図は、その動作タイムチャートを示している。FIG. 6 shows the operation time chart.
第３図に示すタイミング制御回路３３がらは。The timing control circuit 33 shown in FIG.
圧電素子ＰＩＥＺＯＩ、 ＰＩＥＺＯ２の各サイクルに
応じて。According to each cycle of piezoelectric elements PIEZOI and PIEZO2.
第６図に示す信号Ａ、Ｂ、ＣおよびＡ’、Ｂ’Ｃ′が出
力される。ここでは説明を簡単にするために、ｌサイク
ルの半分を充電、残りの半分を放電とし、充放電の前に
、電荷を移動させるタイミング信号Ａ、Ａ’を設けてい
る。Signals A, B, C and A', B'C' shown in FIG. 6 are output. Here, to simplify the explanation, half of one cycle is charged and the other half is discharged, and timing signals A and A' for moving the charges are provided before charging and discharging.
これらとドツトデータＤ、Ｄ’ とのＡＮＤ論理により
、第６図に示す信号■〜■が作りだされる。By AND logic of these and dot data D, D', signals ① to ② shown in FIG. 6 are generated.
この信号■〜■が、第５図に示す圧電素子駆動回路の各
トランジスタＴｒｌ〜Ｔｒ６をオン／オフさせることに
より、圧電素子ＰＩＥＺＯＩ、 ＰＩＥＺＯ２の充電電
圧■Ｆｌ＋ ｖ、□は、第７図に示すように、変化する
。第５図および第７図かられかるように信号■によって
トランジスタＴｒ５がオンになり。These signals ■ to ■ turn on/off the transistors Trl to Tr6 of the piezoelectric element drive circuit shown in FIG. As in, change. As shown in FIGS. 5 and 7, the transistor Tr5 is turned on by the signal ■.
圧電素子ＰＩＥＺＯＩの放電の際に、その電荷Ｑ１が圧
電素子ＰＩＥＺＯ２へ供給され、圧電素子ＰＩＥＺＯ２
の充電電荷Ｑｌ’として用いられる。圧電素子ＰＩＥＺ
ＯＩの残りの放電電荷Ｑ２は熱として消費され、圧電素
子ＰＩＥＺＯ２の残りの充電電荷Ｑ３は、第５図に示す
駆動電源５０から供給される。When the piezoelectric element PIEZOI discharges, the electric charge Q1 is supplied to the piezoelectric element PIEZO2, and the electric charge Q1 is supplied to the piezoelectric element PIEZO2.
is used as the charging charge Ql'. Piezoelectric element PIEZ
The remaining discharge charge Q2 of the OI is consumed as heat, and the remaining charge Q3 of the piezoelectric element PIEZO2 is supplied from the drive power supply 50 shown in FIG. 5.
第８図は、ドツトデータＤ、Ｄ’が連続して“１”であ
る場合の動作例を示している。FIG. 8 shows an example of the operation when the dot data D and D' are continuously "1".
この場合には、信号■〜■が第８図に示すようなタイミ
ングでオン／オフを繰り返すので、圧電素子ＰｒＥＺＯ
１，ＰｒＥＺＯ２ノ充Ｔｌ電圧は、第８図に示す■Ｐｌ
＋ ＬＭのように変化する。圧電素子ＰＩＥＺＯＩ。In this case, since the signals ■ to ■ repeat on/off at the timing shown in FIG. 8, the piezoelectric element PrEZO
1. The charging Tl voltage of PrEZO2 is shown in Figure 8.
+ Changes like LM. Piezoelectric element PIEZOI.
ＰＩＥＺＯ２の一方の充ｔｉ’ｉｌｉ荷の一部が、他方
の充電に交互に用いられることになる。A portion of the charge on one side of PIEZO2 will be alternately used to charge the other side.
以上、説明を簡単にするために、２つのへラドビンをペ
アとしたものを駆動する圧電素子駆動回路の例を説明し
たが、３以上の圧電素子を持つ回路にも、適用すること
が可能である。To simplify the explanation, we have described an example of a piezoelectric element drive circuit that drives a pair of two heradbins, but it can also be applied to a circuit with three or more piezoelectric elements. be.
また、必ずしも１／２ドツトピツチに限らず。Moreover, it is not necessarily limited to 1/2 dot pitch.
駆動するタイミングが異なっていれば２本発明を適用す
ることが可能である。If the driving timings are different, it is possible to apply the two inventions.
以上説明したように２本発明によれば、今まで熱エネル
ギーとして消費していた電荷を、他方の圧電素子の充電
電荷として使えるので、消費電力を小さくすることがで
きる。また、一般に害になる発熱を小さくすることがで
きる。As explained above, according to the two embodiments of the present invention, electric charges that were conventionally consumed as thermal energy can be used as electric charges for charging the other piezoelectric element, so that power consumption can be reduced. Furthermore, heat generation, which is generally harmful, can be reduced.
ノチ回路を表す。Represents the Nochi circuit.
第１図は本発明の原理説明図。
第２図は本発明の適用例により駆動するビン配置の例
第３図は本発明を適用したプリンタの構成例第４図は本
発明の一実施例に係る圧電素子駆動回路の入力説明図。
第５図は本発明の一実施舛回路図。
第６図は本発明の一実施例による動作タイムチャート。
第７図は本発明の一実施例の動作例
第８図は本発明の一実施例の動作例。
第９図は従来の圧電素子駆動回路の例。
第１０図は従来の圧電素子の充電・放電説明図を示す。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention. FIG. 2 is an example of the arrangement of bins driven according to an application example of the present invention. FIG. 3 is an example of the configuration of a printer to which the present invention is applied. FIG. FIG. 5 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention. FIG. 6 is an operation time chart according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 shows an example of operation of an embodiment of the present invention. FIG. 8 shows an example of operation of an embodiment of the present invention. FIG. 9 is an example of a conventional piezoelectric element drive circuit. FIG. 10 shows an explanatory diagram of charging and discharging a conventional piezoelectric element.
Claims (1)
動する場合に、圧電素子復旧時の放電電荷を、別の圧電
素子の充電電荷として使用することを特徴とする圧電素
子駆動方法。 ２）それぞれ充電制御回路（２ａ、２ｂ）および放電制
御回路（３ａ、３ｂ）に接続される複数の圧電素子（１
ａ、１ｂ）であって、異なるタイミングで駆動される圧
電素子を備えた圧電素子駆動回路において、複数の圧電
素子の間で、充電した電荷をタイミングに応じて両方向
に移動させる回路（４）を備えたことを特徴とする圧電
素子駆動回路。[Claims] 1) In the method for driving a piezoelectric element, when driving a plurality of piezoelectric elements (1a, 1b) at different timings, the discharged charge at the time of restoration of the piezoelectric element is used as the charged charge of another piezoelectric element. A piezoelectric element driving method characterized in that it is used. 2) A plurality of piezoelectric elements (1) each connected to a charge control circuit (2a, 2b) and a discharge control circuit (3a, 3b).
a, 1b), in a piezoelectric element drive circuit including piezoelectric elements driven at different timings, a circuit (4) for moving charged charges in both directions between a plurality of piezoelectric elements according to the timing. A piezoelectric element drive circuit characterized by:
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| JP2909150B2 JP2909150B2 (en) | 1999-06-23 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2909150B2 (en) |
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