JPH054357A - 圧電素子駆動回路 - Google Patents

圧電素子駆動回路

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JPH054357A
JPH054357A JP15495891A JP15495891A JPH054357A JP H054357 A JPH054357 A JP H054357A JP 15495891 A JP15495891 A JP 15495891A JP 15495891 A JP15495891 A JP 15495891A JP H054357 A JPH054357 A JP H054357A
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JP
Japan
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piezoelectric element
coil
charging
power source
discharging
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Application number
JP15495891A
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English (en)
Inventor
Katsumi Inukai
勝己 犬飼
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
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Publication of JPH054357A publication Critical patent/JPH054357A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子の充電電圧を電源電圧よりも高くす
る。 【構成】 電源Eから、トランジスタTR1のコレクタ
−エミッタ間,コイルL1を介して圧電素子Cpに電荷
が供給される。このトランジスタTR1を導通させれば
圧電素子Cpは伸張し、印字ワイヤを突出させる。また
このコイルL1により形成される磁路にはコイルL2が
配置される。そのコイルL2からダイオードD2,D5
を介して電源Eに上記コイルL1,L2に蓄積されたエ
ネルギを回生可能である。先行技術と異なり、圧電素子
から電源に向かって電流を流すダイオードを用いないた
め、略電源電圧の2倍まで充電電圧を上げることができ
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。
【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3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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の圧
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
に接続したダイオードD11〜D14を介して行なうよ
うにされているため、圧電素子充放電用の回路とコイル
L11に蓄えられたエネルギの直流電源Eへの回生用回
路とを同時に設計しなければならず、その回路設計が面
倒であるとか、これら各回路を同一基板上に形成しなけ
ればならないといった問題があった。
【0004】また上記従来の圧電素子駆動回路において
は、圧電素子Cpに回生用のダイオードD11が接続さ
れるため、圧電素子Cpの充電電圧VCPは、直流電源E
の電源電圧VE に規定されてしまい、充電電圧VCP,延
いては圧電素子Cpの伸張量を任意に設定することがで
きないといった問題もあった。
【0005】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、圧電素子充放電用の回路とコイルからのエネルギ
回生用の回路とを個々に形成でき、しかも圧電素子の充
電電圧を、電源電圧にかかわらず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な
された。
【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は、外部からの充電指令により、
コイルを介して圧電素子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、外部からの放電指令によ
り、上記充電により圧電素子に蓄積された電荷を上記コ
イルを介して放電させる放電手段と、上記充電及び放電
動作時に、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圧電素子駆動回路
において、上記回生手段が、上記コイルと同一磁路を有
する回生用コイルと、該回生用コイルに発生した電圧に
より上記直流電源側に電流を流す整流素子とを備えたこ
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、圧電素子を充電及び放電するのに使
用するコイルの他に、このコイルに蓄えられたエネルギ
を直流電源に回生するための回生用コイルが、充放電用
のコイルと同一磁路に設けられており、この回生用コイ
ルに接続された整流素子を介して、充放電時にコイルに
蓄えられたエネルギを直流電源に回生する。
【0008】このため本発明によれば、圧電素子充放電
用の回路と、その充放電用のコイルからのエネルギを直
流電源に回生するための回生用の回路(回生手段)とを
個々に形成でき、回路設計及び組み付け作業を簡素化す
ることができる。また充放電用のコイルと回生用コイル
との相互インダクタンスと巻数比により、圧電素子の電
圧が一定値を越えないようにすることができるため、圧
電素子への充電電圧を0Vから電源電圧の2倍の電圧ま
での間の任意の電圧値に設定でき、圧電素子の伸張量を
電源電圧にかかわらず調整することが可能となる。
【0009】
【実施例】以下に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、圧電素子の伸縮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、圧電素子Cpの充放電用のコイルL1と、圧電
素子Cpの充放電時にこのコイルL1に蓄えられたエネ
ルギを直流電源Eに回生するための回生用コイルL2と
の2つのコイルが備えられている。これら各コイルL
1,L2は、コイルL1のa端子からb端子方向と回生
用コイルL2のc端子からd端子方向とが同一巻線方向
となるように同一ボビンに巻回され、互いに相互インダ
クタンスによって結合されている。
【0011】次にコイルL1のa端子は、コイルL1側
から流れ込む電流を阻止する方向にダイオードD6が並
列接続された圧電素子Cpの正極に接続されており、b
端子は、トランジスタTR1を介して直流電源Eに接続
されている。またトランジスタTR1のベースは、抵抗
器R1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,即ちb端子は、コイルL1側から流れ込む電流を素
子する方向にダイオードD1が並列接続された放電手段
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
L1を介して圧電素子Cpに充電された電荷を放電させ
る。
【0013】一方回生用コイルL2のc端子には、ダイ
オードD3及びダイオードD5が、b端子には、ダイオ
ードD2及びダイオードD4が接続されている。またこ
れらダイオードの内、ダイオードD2及びダイオードD
3は、直流電源Eの正極から電流が流れ込むのを素子す
る方向に、またダイオードD4及びダイオードD5は、
直流電源Eの負極に電流が流れ込むのを阻止する方向
に、それぞれ配設されている。尚これら各ダイオードD
2〜D5は、前述の回生手段を構成する整流素子であ
り、回生用コイルL2と共に回生手段として機能する。
【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が入力されると(Highレベルになる
と)、トランジスタTR2,延いてはトランジスタTR
1がONする。するとコイルL1に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。
【0015】次に時刻t2にて、充電信号S1が入力さ
れなくなると(Lowレベルとなると)、トランジスタT
R2,延いてはトランジスタTR1がOFFする。する
とコイルL1は、相互インダクタンスにより結合された
回生用コイルL2の両端の電位差が、直流電源Eの電位
(即ち,電源電圧)VEとなるまで圧電素子Cpに充電
を続け、回生用コイルL2の両端の電位差が電源電圧V
E以上となると(時刻t3)、ダイオードD3を介して
回生用コイルL2から直流電源Eへ回生電流ID3が流
れ、コイルL1に蓄えられたエネルギを直流電源Eに回
生し始める。
【0016】このときの圧電素子Cpの両端電圧(充電
電圧)VCPは、各コイルL1,L2の相互インダクタン
スと巻線比とにより設定される最大電圧VCPmax (0<
VCPmax <2VE)となる。そして圧電素子Cpの充電
電圧VCPは、圧電素子充電時にコイルL1に蓄えられた
エネルギ量が上記回生によって0になるまでの間、コイ
ルL1が圧電素子Cpでの消費分の電流を補充するの
で、最大電圧VCPmax に保たれ、回生によりエネルギ量
が0となると、圧電素子Cpの消費分だけ、最大電圧V
CPmax から微少下降する。
【0017】次に時刻t4にて、放電信号S2が入力さ
れると(Highレベルとなると)、トランジスタTR3が
ONし、コイルL1に圧電素子放電方向に電流IL1が流
れ、放電を開始する。そしてこの放電により圧電素子C
pの充電電圧VCPが略0Vとなった時刻t5にて、放電
信号S2が入力されなくなると(Low レベルとなる
と)、ダイオードD2を介して回生用コイルL2から直
流電源Eへ回生電流ID2が流れ、圧電素子放電時にコイ
ルL1に蓄えられたエネルギが直流電源Eに回生され
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、圧電素子Cpを充放電するのに使用するコイ
ルL1の他に、このコイルL1に蓄えられたエネルギを
直流電源Eに回生するための回生用コイルL2が、コイ
ルL1と同一磁路に設けられており、この回生用コイル
L2に接続されたダイオードD2〜D5を介して、充放
電時にコイルL1に蓄えられたエネルギを直流電源Eに
回生する。
【0019】このため本実施例の圧電素子駆動回路によ
れば、図1に示す直流電源Eより右側の圧電素子充放電
用の回路と、直流電源Eより左側の回生用回路とを別々
に形成でき、回路設計及び組み付け作業を簡素化するこ
とができる。また充放電用のコイルL1と回生用コイル
L2との相互インダクタンスと巻数比により、圧電素子
Cpの最大電圧VCPmax を、0Vから2倍の電源電圧
(2VE)までの間の任意の値に設定できる。このため
圧電素子Cpの伸張量を、電源電圧VEにかかわらず任
意の量に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図2】 実施例の圧電素子駆動回路の動作を表すタイ
ムチャートである。
【図3】 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。
【符号の説明】
Cp…圧電素子 TR1〜TR3…トランジスタ
E…直流電源 D1〜D6…ダイオード L1…コイル L2…回
生用コイル R1…抵抗器 S1…充電信号 S2…放電信号

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 外部からの充電指令により、コイルを介
    して圧電素子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、外部からの放電指令により、上記充電
    により圧電素子に蓄積された電荷を上記コイルを介して
    放電させる放電手段と、上記充電及び放電動作時に、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、を備えた圧電素子駆動回路において、
    上記回生手段が、上記コイルと同一磁路を有する回生用
    コイルと、該回生用コイルに発生した電圧により上記直
    流電源側に電流を流す整流素子と、を備えたことを特徴
    とする圧電素子駆動回路。
JP15495891A 1991-06-26 1991-06-26 圧電素子駆動回路 Pending JPH054357A (ja)

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