JPH05169686A - 圧電素子駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子が温度によってその静電容量が変化
しても、常に最適なパルス幅で駆動できる駆動回路を提
供することを目的とする。 【構成】 温度センサ３は、高熱伝導性樹脂１９により
ほぼ積層圧電素子１と同一温度に保たれている。制御回
路をなす制御装置２内のＲＯＭには、温度センサ３の出
力に対応した最適な設定オン時間Ｔｏｎが記憶されてい
る。この値はπ√ＬＣ／２に対応するものである。そし
て印字時には、その時点における温度センサ３の出力す
る値に応じた設定オン時間Ｔｏｎによりパルス幅が決定
される。従って、駆動パルス幅はその時点の積層圧電素
子１の温度に依らず絶えず最適となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子の駆動時間を
制御する圧電素子駆動回路に係り、特に、動作安定化を
実現する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電圧を印加することにより伸
長・収縮（変位）する圧電素子を、プリンタのドットイ
ンパクト印字ヘッドのアクチュエータとして使用する技
術が知られている。この圧電素子の駆動回路に関し、ト
ランジスタ等のスイッチ素子の開閉により圧電素子がコ
イルとともに充電及び放電を繰り返すように構成された
ものにおいて、該素子への電圧印加の時間、タイミング
を所定の状態に制御して低消費電力、低発熱を図ること
が提案されている（例えば、特開平２−１１９２７６号
公報参照）。

【０００３】また、本出願人は、先に特願平２−１８６
２６０号および特願平２−２７１６４６号にて提案して
いるように、コイルを用いた圧電素子への電圧の印加
（すなわち充電）及び放電では、圧電素子の静電容量Ｃ
とコイルのインダクタンスＬの積によって充電および放
電時間が決定される。特に前述出願中の回路構成におい
ては、前記時間はどちらもπ√ＬＣ／２以下となる。な
お、√ＬＣは平方根ＬＣである。この時間より充放電の
ためのトランジスタ等のスイッチ素子の駆動時間が短く
ても、コイルに残留する電流エネルギーによって目的電
圧に達することができる（但し、駆動時間はπ√ＬＣ／
３以上である必要がある）。ところが、圧電素子の電圧
が、充電時は電源電圧に、放電時は零に達する前に、ス
イッチ素子の駆動が中止されることになるので、目的電
圧に達する時間は、駆動を始めてからπ√ＬＣ／２より
経過した時刻となる。このことは、充放電に時間がかか
ることになり、そのため次のような問題を発生する。す
なわち、圧電素子をドットマトリクスプリンタの印字ヘ
ッドのアクチュエータに使用した場合、充放電の時間は
印字速度に影響を与える。従って、充放電のためのスイ
ッチ素子の駆動時間はπ√ＬＣ／２以上とするのが望ま
しい。

【０００４】一方、上述の出願明細書に記載した通り、
π√ＬＣ／２以上の時間駆動すると目的の電圧に達した
後、コイルとトランジスタやダイオードで形成される閉
回路を電流が流れる。すると、コイルやトランジスタ、
ダイオードが有する抵抗成分によって発熱し、コイルの
電流エネルギーが減少する。すると、トランジスタの駆
動を中止した後の電源へ回生できるエネルギーが減少す
ることになる。以上の理由により、圧電素子の充放電の
ためのスイッチ素子の駆動は、丁度、π√ＬＣ／２なる
時間行うことが望ましいことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、充放電
のためのトランジスタの駆動を丁度π√ＬＣ／２なる時
間に制御しようとした場合、次のような解決課題が生じ
る。すなわち、圧電素子に電圧を印加すると、圧電素子
の電極間に電界が発生することにより、極性を有する誘
電体が回転する。この回転により、圧電素子の圧電効
果、すなわち電圧を印加すると圧電素子が伸長または収
縮（圧電効果にはこの逆、すなわち変形による電圧の発
生もあるが、ここでは論じないことにする）するが、同
時に発熱も生じる。一方、圧電素子は温度により圧電素
子の圧電体の誘電率が異なるため、温度によって圧電素
子の静電容量が変化する。これに伴って、圧電素子の静
的ストロークなど基本的特性が変化し、常時同じ駆動条
件で印字を行っていると印字ヘッド内の温度が高いとき
と低いときでインパクト力が変動し印字結果に差が生じ
ていた。

【０００６】このように、圧電素子を駆動することによ
り圧電素子より熱が発生するため、前述の最適なトラン
ジスタの駆動時間が変化することになる。もちろん、圧
電素子に電圧検知回路を付加し、目的電圧に達した時点
で駆動を中止するようにすればよいが、例えば、この圧
電素子を２４ピンのドットマトリクスプリンタの印字ヘ
ッドに使用すれば、個々に駆動タイミングが異なるため
に、電圧検知回路を２４回路用意しなければならないこ
とになり、プリンタ価格の上昇を招く。

【０００７】さらに、従来では圧電素子より発生する熱
で印字ヘッド内の温度が高くなり過ぎた時、印字を中断
して印字ヘッド内の温度を下げる、すなわちトランジス
タの駆動時間を一定にし、温度を変化させることが知ら
れているが、印字ヘッド内の温度に応じて圧電素子に電
圧を印加するトランジスタの駆動時間を変更するように
はされていなかった。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するもの
で、圧電素子の温度に応じて変化する最適駆動時間を常
に与えることができ、温度変化に対して安定動作し、か
つ省電力が図れる圧電素子駆動回路を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、圧電素子と、制御信号に応答して
開閉することにより前記圧電素子に直流電源より電圧を
印加し、該圧電素子の充電或いは放電を制御するスイッ
チ素子を有した圧電素子駆動回路において、前記圧電素
子の温度に相当する信号を発生する温度信号発生手段
と、前記圧電素子の充電或いは放電時に印加される電圧
の駆動時間が前記温度信号発生手段により発生した信号
に応じて決定される所定の時間になるように、前記スイ
ッチ素子に制御信号を出力するパルス制御手段とを備え
たものである。

【００１０】さらに、請求項２の発明は、圧電素子と、
制御信号に応答して開閉することにより前記圧電素子に
直流電源より電圧を印加し、該圧電素子の充電或いは放
電を制御するスイッチ素子を有した圧電素子駆動回路に
おいて、前記圧電素子の温度に相当する信号を発生する
温度信号発生手段と、前記圧電素子の圧電素子の充電開
始から放電開始までの時間が前記温度信号発生手段によ
り発生した信号に応じて決定される所定の時間になるよ
うに、前記スイッチ素子に制御信号を出力するパルス制
御手段とを備えたものである。

【００１１】

【作用】上記の請求項１記載の構成によれば、圧電素子
は、該圧電素子の温度に相当する信号に応じて決定され
る所定の時間のパルス幅で充電あるいは放電される。こ
れにより圧電素子は該圧電素子の温度によって容量成分
が変動するにも拘らず、最適な時間のパルス幅で、駆動
され、圧電素子の温度による変位力やストロークの変動
は補正されることになる。

【００１２】また、請求項２記載の構成によれば、上記
信号に応じて、圧電素子の充電開始から放電開始までの
時間が変更される。これにより圧電素子の温度による圧
電素子が充電され変位している時間の変動ひいては圧電
素子のストロークの変動を補正することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は本圧電素子駆動回路を示す。
ここに示す圧電型アクチュエータは、ドットマトリクス
プリンタの印字ヘッド等に使用され、多数の圧電素子Ｐ
が一直線方向に沿って積層されて成る積層圧電素子１を
備えている。図２は、図１の回路構成を示すブロック図
である。

【００１４】図１において、直流電源Ｖ、スイッチ素子
であるトランジスタＴｒ１、コイルＬおよび圧電素子Ｐ
が順次直列に接続され、直流電源Ｖの負極側と圧電素子
Ｐの負極となるべき電極側とは接地されている。多数の
極めて薄い圧電素子Ｐは互いに電気的には並列に接続さ
れ、積層圧電素子１を構成している。トランジスタＴｒ
１の順方向は直流電源Ｖの正極側から圧電素子Ｐの正極
となるべき電極側に向かう順方向（以下、回路の順方向
という）としている。

【００１５】さらに、トランジスタＴｒ１とコイルＬの
接続点は、スイッチ素子であるトランジスタＴｒ２を経
て接地されている。トランジスタＴｒ２の順方向はトラ
ンジスタＴｒ１とコイルＬの接続点から接地点に向かう
方向としている。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２にはそれ
ぞれダイオードＤ１，Ｄ２が並列に接続されており、各
ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向は各トランジスタの順方
向と逆方向とされている。

【００１６】また、直流電源Ｖの正極側と圧電素子Ｐの
正極となるべき電極側とはダイオードＤ３で接続されて
おり、そのダイオードＤ３の順方向は回路の順方向と逆
方向となっている。また、圧電素子Ｐには並列にダイオ
ードＤ４が接続されており、その順方向は圧電素子Ｐの
負極となるべき電極側から正極となるべき電極側に向か
う方向とされている。

【００１７】トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の遮断状態と
導通状態の切り換えを行うトランジスタ制御装置２（以
下、単に制御装置という）は、パルス制御手段を構成
し、１チップのマイクロコンピュータ等で成り、タイマ
２ａを内蔵している。この制御装置２は本回路を搭載す
るドットマトリクスプリンタの全体の制御をも担うもの
である。

【００１８】さらに、本実施例の駆動回路においては、
積層圧電素子１の温度を検出する温度センサ３が印字ヘ
ッド内に配設されており、この温度センサ３の出力信号
は増幅器４とＡ／Ｄ変換器５で処理され、制御装置２に
入力させている。この温度センサ３、増幅器４、Ａ／Ｄ
変換器５は２４個（２４ピンの場合）の積層圧電素子１
に対して共通のものを用いる。温度センサ３の設置場所
として、全ての積層圧電素子１を放熱用シリコン内に浸
している場合では、その放熱用シリコン内とする。ま
た、その場合、全ての積層圧電素子１から等距離の位置
であることが望ましい。また、制御装置２を成すマイク
ロコンピュータに内蔵のＲＯＭには、温度とトランジス
タＴｒ１，Ｔｒ２の駆動時間との関係を示したテーブル
が記憶されている。

【００１９】上記テーブルは次のようにして作成され
る。まず、温度センサ３の出力する値をＡ／Ｄ変換器５
で変換した値（デジタル値）をインデックス値とする。
そしてそのインデックス値（ｉ）に対応する温度におけ
る圧電素子の静電容量Ｃ（Ｉ）を求める。これはカタロ
グデータであってもよいが、望ましくは印字ヘッド内と
同一条件（同一圧量状態）で実測することが望ましい。
そして、その静電容量Ｃ（Ｉ）とコイルのインダクタン
ス値Ｌとの積の平方根に円周率πを掛けた値の２分の１
の値Ｔｏｎ（ｉ）を計算する。そして前記インデックス
値毎にその計算された値Ｔｏｎ（ｉ）を記憶するのであ
る。また、同一条件且つ同一のコイルを用いた場合に、
圧電素子に蓄積された電荷が放電され零に至るまでの時
間を実測してもよい。但し、実際には後で述べるフロー
チャートのステップＳ４，Ｓ８の処理に都合のよいタイ
マ設定値に換算してテーブルは作成される。

【００２０】図２は上記圧電素子駆動回路を示すブロッ
ク図である。積層圧電素子１の温度を印字ヘッド内に設
けられた温度センサ３により検出する。この温度の情報
は増幅器４、Ａ／Ｄ変換器５を介して温度に相当する信
号として制御装置２に入力される。制御装置２は温度信
号に基づく圧電素子Ｐの最適駆動条件のパルス信号を出
力する。このパルス信号によりトランジスタＴｒ１，Ｔ
ｒ２ｒからなるドライバ２´を動作させ、積層圧電素子
１を駆動させる。

【００２１】次に、本発明の駆動回路によって駆動され
る圧電素子を用いたドットマトリクスプリンタ用の印字
ヘッドを図面を参照して説明する。図３は印字ヘッドの
構成を示す断面図、図４はその印字ヘッドに配設されて
いる印字ユニットの構成を示す側面図である。これらの
図において、印字ヘッド１０は、複数個の印字ユニット
１１と、この複数の印字ユニット１１を放射状に位置決
め支持する円環状のリング１２が固定された円盤状のユ
ニット保持部材１３（以下、ヘッド本体部という。）
と、印字ユニット１１の外周を覆う円筒状のカップ形状
をなすカバー１４とを主体として構成されている。

【００２２】前記円盤状のヘッド本体部１３の前側面に
は、各印字ユニット１１の印字ワイヤ１５を移動案内す
るための所定数の案内板１６が内設された中空状のノー
ズ部１７が突設され、さらに、ヘッド本体部１３の内面
側には、ゴムスペーサ１８を挾んでリング１２がねじ等
によって締着されている。さらに複数個の印字ユニット
１１がリング１２にねじ等により放射状に配設固定され
ている。

【００２３】カバー１４と印字ユニット１１の隙間には
放熱用の高熱伝導性樹脂（シリコンゴム等）１９が充填
され、積層圧電素子１の駆動に伴う熱をカバー１４から
放熱し印字ヘッド１０の温度上昇を押さえている。さら
に、本実施例では、この高熱伝導性樹脂１９の内部で、
放射状に配置された各印字ユニット１１と等距離の位置
に温度センサ３が設けられている。この温度センサ３は
ヘッド基板２０を通して不図示のケーブルによって制御
装置２に温度の情報を送っている。なお、温度センサ３
は印字ヘッド１０内に複数個取り付けて局部的な温度上
昇を検出するようにしてもよい。

【００２４】カバー１４とヘッド本体部１３の隙間には
スペーサ２１が挟まれており、さらにカバー１４の底板
部２２とヘッド基板２０の隙間には基板スペーサ２３が
挟まれている。また、積層圧電素子１に接続された端子
２４は各印字ユニット１１への通電のために取り付けら
れており、各端子２４のリード線２５はカバー１４の底
板部２２の外側に設けられたリード線２５の位置決め用
のスペーサである基板スペーサ２３を介してヘッド内部
から出し、プリンタ本体からの駆動ケーブルと繋ぐため
の基板であるヘッド基板２０に半田付けされている。さ
らには、カバー１４と高熱伝導性樹脂１９を介した印字
ユニット１１の後端部との間には、積層圧電素子１が伸
びた時に生じる変形を押さえるためにリング状のベース
１１ａが配設されている。なお、温度センサ３の出力用
と印字ヘッド１０の駆動用のケーブルは別部品でも同部
品でもよい。

【００２５】また、各印字ユニット１１は積層圧電素子
１を支持フレーム３０に支持させてなり、支持フレーム
３０の上部には積層圧電素子１の伸縮を拡大して印字ワ
イヤ１５に伝達するための運動伝達機構３１が配設支持
されている。支持フレーム３０はさらに、積層圧電素子
１の長手方向両側及び後端部を囲むように、メイン支柱
部３０ａと副支柱部３０ｂと後端部３０ｃとでコの字型
に一体形成されており、さらに、後端部３０ｃの上部に
は温度補償材３０ｄが配設されている。

【００２６】また、温度補償材３０ｄが配設されている
理由を以下に説明する。積層圧電素子１から完全に電圧
が除去されても、積層圧電素子１に正方向の残留歪が残
り、しかも、この残留歪は積層圧電素子１の温度が高い
程小さくなる。そのため、たとえ積層圧電素子１に印加
される電圧の大きさが一定に制御され、積層圧電素子１
の変位量が一定に制御されたとしても、温度が高い時に
は、積層圧電素子１の最大変位位置が正規位置に到達し
得ず、温度が高い程正規位置と最大変位位置との間に残
る未到達距離が増大する。このような事態の発生を回避
するために温度補償材３０ｄは設けられている。温度補
償材３０ｄは、それの温度が高い程大きく膨脹するもの
とされ、この温度補償材３０ｄが、積層圧電素子１の変
位方向に直列に配置されている。つまり、積層圧電素子
１の未到達距離を、温度補償材３０ｄの膨脹長さで補償
することにより、温度変化に起因して積層圧電素子１の
最大変位位置が変動することがないようにしているので
ある。

【００２７】一方、運動伝達機構３１は以下の構成でな
る。積層圧電素子１の温度補償材３０ｄに接しない他端
面には、四節リンク機構３２により積層圧電素子１の伸
長方向に対してのみ移動可能な可動子３３が圧着されて
いる。この可動子３３は、その片側がメイン支柱部３０
ａの一側上部と所定の間隔を持って対向している。メイ
ン支柱部３０ａと可動子３３との対向面には略π字型の
対をなす第１、第２板ばね３４、３５を固着するための
ばね取り付け面が、積層圧電素子１の伸縮方向に平行に
形成されている。

【００２８】メイン支柱部３０ａのばね取り付け面に
は、第１板ばね３４がその一側板面に面当たりした状態
にて、ろう付け等によって固着されている。可動子３３
のばね取り付け面には、第２板ばね３５がその一側板面
に面当たりした状態にて、ろう付け等によって固着され
ている。第１、第２板ばね３４、３５は、その上部の先
端連設部３６で一体とされ、この一体とされた部分がア
ーム３７に形成された溝に挿入され、ろう付け等によっ
て固着されている。

【００２９】さらに、アーム３７の先端には印字ワイヤ
１５の基端がろう付け等によって固着されている。また
アーム３７には、第１、第２板ばね３４、３５の弾性に
よってアーム３７の復帰時に当接支持するためにバック
ストッパ３８ａが配設され、同様に副支柱部３０ｂに低
反発ゴム樹脂又は金属製のバックストッパ３８ｂが配設
されている。

【００３０】以上の構成でなる本実施例の印字ヘッド１
０において、印字のデータに基づく信号が制御装置２か
ら各印字ユニット１１に出力され、圧電素子Ｐの両電極
間に電圧が印加されると、その積層圧電素子１は、その
積層方向、すなわち図３、図４において矢印Ｄ方向に所
定長さだけ伸び、これに伴って可動子３３が四節リンク
機構３２に案内されながら矢印Ｄ方向に押し上げられ
る。これにより、可動子３３に固着している第２板ばね
３５が撓み、同時に第１板ばね３４も撓む。

【００３１】この動作により、アーム３７に矢印Ｘ方向
に回転モーメントが生じ、アーム３７が傾動され、その
結果、印字ワイヤ１５が駆動され、その先端は印字位置
まで前進される。このようにして、第２板ばね３５が湾
曲状に撓むことにより、アーム３７が傾動し、積層圧電
素子１の伸びが著しく拡大されて印字ワイヤ１５に伝達
される。

【００３２】なお、圧電素子Ｐの電荷が放電されると、
積層圧電素子１は元の状態に収縮される。すると、可動
子３３、第１板ばね３４、第２板ばね３５、アーム３７
が元の状態に戻され、印字ワイヤ１５が後退復帰され
る。この時、アーム３７側のバックストッパ３８ａと副
支柱部３０ｂ側のバックストッパ３８ｂが当接しアーム
３７は停止する。この際、積層圧電素子１は急速に伸縮
するが可動子３３は僅かに遅れて復帰し、積層圧電素子
１と可動子３３の間に間隙が瞬時形成され、積層圧電素
子１に引っぱり応力が働くことが阻止される。

【００３３】図７は、圧電素子の温度と印字ワイヤのイ
ンパクト力との関係を示す図、図８は、積層圧電素子１
の温度と積層圧電素子１の静的ストロークとの関係を示
す図である。これらの図に示されるように、積層圧電素
子１の温度上昇に伴い、印字ワイヤ１５のインパクト力
は減少する。また、積層圧電素子１の温度上昇に伴って
積層圧電素子１の静的ストロークは小さくなる。このよ
うな特性を示すのは、積層圧電素子１の静電容量Ｃが温
度上昇と共に増大するため、充電に時間を要するように
なるからである。本発明は圧電素子のこのような特性を
考慮して、圧電素子の駆動を制御するものである。

【００３４】制御装置２は温度に対応した圧電素子Ｐの
充電時間（ｔ１時間）、放電時間（ｔ３時間）を変更
し、この時間に相当するパルス信号を発生する。よって
圧電素子Ｐの静電容量が温度によって変動しても十分な
充放電ができ、特に、充電時間（ｔ１時間）を温度上昇
と共に長くすることで、インパクト力の変動を押さえる
ことができる。

【００３５】また、圧電素子は温度による静電容量の変
化の他に、温度により同様に変位量が変動することが知
られている。すなわち、高温時には一般に低温時に比べ
同一駆動電圧における変位量が小さくなる。そこで本実
施例においては、充電開始から放電開始までの時間（ｔ
２時間）を変更し、温度による積層圧電素子１のストロ
ークの変動を補正する。すなわち、図６において、温度
上昇に応じてトランジスタＴｒ２をオンさせるタイミン
グつまり放電開始時間を遅らせることで、積層圧電素子
１が伸長している時間を長くする。これにより、印字ワ
イヤ１５がプラテンを押圧している時間が長くなり、温
度上昇で低下するインパクト力を補足することができ
る。

【００３６】さらに、前述の充電時間（ｔ１時間）、放
電時間（ｔ３時間）を長くする時間設定に加えて、放電
までの時間（ｔ２時間）を長くするようにする。これに
より積層圧電素子１が高温になっても、十分な充放電が
でき、インパクト力の低下を補足することができ、より
安定した印字結果を得ることができる。制御装置２は、
温度センサ３により測定された温度に応じてＲＯＭテー
ブル（実際の値に関しては後述する）より前記時間ｔ２
を読み出し、その時間ｔ２に応じて前記充電パルスの発
生時点から放電パルス発生するまでの時間を制御する。

【００３７】温度に応じて変更する充電開始から放電開
始までの時間（ｔ２時間）の設定例を示すと、次のよう
になる。

【００３８】

【表１】

【００３９】以下に、駆動制御回路の動作を、図５に示
す処理手順に従って概略説明する。まず、制御装置２
は、温度センサ３からの温度信号をＡ／Ｄ変換器５を経
て入力し、これを読み取る（ステップＳ１、以下Ｓ１と
記す。以下同様。）。この読み取られた値は全ての積層
圧電素子１の温度の平均に対応する。次に、ＲＯＭテー
ブルから、検出された温度に対応するｔ１，ｔ２が検索
される（Ｓ２）。制御装置２はトランジスタＴｒ１をオ
ンさせ（Ｓ３）、上記の設定オン時間ｔ１だけ待機する
（Ｓ４）。これらのＳ３，Ｓ４の処理によりトランジス
タＴｒ１はオン時間ｔ１だけ導通することになる。これ
により、直流電源ＶよりトランジスタＴｒ１、コイルＬ
を経て圧電素子Ｐに電流が流れ込み、従ってコイルＬと
圧電素子Ｐは共振しつつ充電され、積層圧電素子１が変
位（伸長）する。これにより印字動作が行われる。

【００４０】なお、圧電素子Ｐの両端電位差がほぼ直流
電源Ｖの電圧に達すると、すなわち、設定オン時間Ｔｏ
ｎが経過すると、制御装置２はトランジスタＴｒ１をオ
フとし（Ｓ５）、次に、充電開始からｔ２時間経過する
まで待機する（Ｓ６）。なお、バラツキ等により時間ｔ
１経過より前に積層圧電素子１の電位差が直流電源Ｖの
電圧に達したならば、コイルＬの作用により電流はダイ
オードＤ３、トランジスタＴｒ１を介した閉電流ループ
を流れ続け、コイルＬに流れる電流が保持される。この
状態では、コイルＬ、ダイオードＤ３、直流電源Ｖ、及
びダイオードＤ２を含む閉回路によりコイルＬの電気エ
ネルギーは直流電源Ｖに回生される。このトランジスタ
Ｔｒ１のオフ状態では、圧電素子Ｐの電圧は、その電気
エネルギーが消費されるにつれて低下する。その後、制
御装置２はトランジスタＴｒ２のベースをハイとし、こ
れをオンさせ（Ｓ７）、設定の時間ｔ１だけ待機する
（Ｓ８）。これにより、圧電素子Ｐに充電されている電
荷を放電し、積層圧電素子１の変位を初期位置に復帰さ
せる。その後、トランジスタＴｒ２をオフさせる（Ｓ
９）。以上で１回のインパクト動作が終了する。なお、
特願平２−１８６２６０号で本出願人が示したようにト
ランジスタＴｒ２をオフにした後の一定時間経過後、再
び同トランジスタＴｒ２をオンにするようにしてもよ
い。

【００４１】図６は、以上のように動作させた時の、圧
電素子Ｐの電圧とトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のオン・
オフのタイムチャートであり、（ａ）は低温度時、
（ｂ）は高温度時を示す。このように高温度時には低温
度時に比べて、圧電素子Ｐの静電容量成分Ｃが大きくな
っていることから、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のオン
のデューティは長くなる。トランジスタＴｒ１はオンの
時（ｔ１時間）そのベースに電源電圧より低い電圧を、
オフの時、電源電圧と同じ電圧をかけることになる。ト
ランジスタＴｒ２はオンの時（ｔ３時間）そのベースに
電源電圧より低い電圧を、オフの時、電源電圧と同じ電
圧をかけることになる。これらのオン・オフの時間設定
は制御装置２によって決定され、タイマ２ａによって変
更される。

【００４２】上記実施例にあっては、温度による静電容
量の変動を充電時間ｔ１及び放電時間ｔ３で補正し、ま
た温度による圧電素子の変位量の変動を充電パルスの発
生時点より放電パルスを発生させるまでの時間ｔ２によ
り補正する例を示したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、他の構成も考えられる。一般に充電
時間を長くすれば、印字ワイヤ突出スピードが高くな
り、印打力が増す。また充電パルスの発生時点より放電
パルスを発生させるまでの時間ｔ２を長くすれば、印字
ワイヤが押し付けられる時間が長くなり、印打力が増
す。しかし用紙厚等種々の要因により、最適となる印打
力を得るためのｔ１，ｔ２の組み合わせは異なる。そこ
で、予め実際に用いられる印字用紙により各温度に対す
る最適な上記ｔ１，ｔ２の組み合わせを予め実験により
求め、それを基に温度と最適なｔ１，ｔ２の関係を示す
ＲＯＭテーブルを作成してもよい。なお、本出願人が実
験により求めた最適値を表２に示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】また一般に、静電容量が変動すると印字ワ
イヤの復帰速度が変動する。このため、印字ワイヤをバ
ウンドさせることにより次回の印打時の印打力を補うよ
うに構成した装置にあっては、そのバウンド時点がず
れ、適切な印打力を得ることができない場合があった。
そこで、高温時には、放電時間を前記π√ＬＣ／２より
も意識的に短くすることにより、印字ワイヤの復帰スピ
ードを遅らせ、バウンドの時点を調整することも考えら
れる。

【００４５】また、本発明は他に種々の変形が可能であ
る。本実施例では２４個の圧電素子を放熱用シリコンゴ
ム等でなる高熱伝導性樹脂１９で覆うことにより、全て
同一温度と仮定しているが、厳密には多少の差が生じ
る。そこで、より高い精度で実現するためには、個々の
積層圧電素子１に近接して個別の温度センサを設けるこ
とも考えられる。さらに、例えば、上記実施例では積層
圧電素子１の温度の測定に温度センサ３を用いた例を示
したが、特開昭６１−１１２６４９号公報に示されるよ
うな構成、すなわち、温度センサ３を用いず、印字ヘッ
ドの印字動作に伴って印字されるドット数を逐次加算す
るカウンタ手段と、所定時間を計測する時間計測手段
と、この時間計測ごとに前記カウンタ手段のカウント値
から所定値を減算す減算手段とを用い、これらより得ら
れる値より、印字ヘッドの温度を推定できる。この方式
を用いてＴｏｎ時間等を制御するようにしてもよい。

【００４６】また、実開平２−６８１３４号公報に示さ
れるように、圧電素子に直列に抵抗を接続し、この電流
値を測定することにより、圧電素子Ｐの温度を推定でき
るので、その電流値より最適のＴｏｎ時間等を求めるよ
うにしてもよい。また、充電と放電のそれぞれの時間は
回路特性等に合わせて適宜に異なってもよい。従って、
例えば、コイルＬとして充電と放電とで別の部材を使用
する場合は、充電時間と放電時間とは異なったものとな
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
圧電素子を駆動するに、圧電素子は温度によってその静
電容量成分が変化することから、その温度に応じて最適
な駆動時間は変化するが、該温度に相当する信号に応じ
て所定時間だけ駆動するようにしているので、常に、適
切な駆動時間を与えることができ、圧電素子の温度変化
に対して安定な動作が得られる効果がある。また、請求
項２の発明によれば、温度に対応して充電開始から放電
開始までの時間を変更することで、圧電素子が充電され
ている時間を長くすることで、圧電素子の温度上昇に伴
って低下するインパクト力を補正することができ、上記
同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による圧電素子駆動回路の電
気回路図である。

【図２】本実施例の圧電素子駆動回路のブロック図であ
る。

【図３】本実施例に用いられるドットマトリクスプリン
タの印字ヘッドを示す断面図である。

【図４】本実施例に用いられる印字ユニットを示す側面
図である。

【図５】本実施例の制御回路による制御動作の概略を示
すフローチャートである。

【図６】本実施例による圧電素子の駆動波形を示す図で
ある。

【図７】圧電素子の温度と印字ワイヤのインパクト力と
の関係を示す図である。

【図８】圧電素子の温度と圧電素子の静的ストロークと
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 積層圧電素子 ２ 制御装置（パルス制御手段） ３ 温度センサ Ｖ 直流電源 Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ（スイッチ素子）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子と、制御信号に応答して開閉す
   ることにより前記圧電素子に直流電源より電圧を印加
   し、該圧電素子の充電或いは放電を制御するスイッチ素
   子を有した圧電素子駆動回路において、前記圧電素子の
   温度に相当する信号を発生する温度信号発生手段と、前
   記圧電素子の充電或いは放電時に印加される電圧の駆動
   時間が前記温度信号発生手段により発生した信号に応じ
   て決定される所定の時間になるように、前記スイッチ素
   子に制御信号を出力するパルス制御手段とを備えたこと
   を特徴とする圧電素子駆動回路。
2. 【請求項２】 圧電素子と、制御信号に応答して開閉す
   ることにより前記圧電素子に直流電源より電圧を印加
   し、該圧電素子の充電或いは放電を制御するスイッチ素
   子を有した圧電素子駆動回路において、前記圧電素子の
   温度に相当する信号を発生する温度信号発生手段と、前
   記圧電素子の圧電素子の充電開始から放電開始までの時
   間が前記温度信号発生手段により発生した信号に応じて
   決定される所定の時間になるように、前記スイッチ素子
   に制御信号を出力するパルス制御手段とを備えたことを
   特徴とする圧電素子駆動回路。