JPH0577456A - 圧電素子駆動回路 - Google Patents
圧電素子駆動回路Info
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- JPH0577456A JPH0577456A JP23812991A JP23812991A JPH0577456A JP H0577456 A JPH0577456 A JP H0577456A JP 23812991 A JP23812991 A JP 23812991A JP 23812991 A JP23812991 A JP 23812991A JP H0577456 A JPH0577456 A JP H0577456A
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- piezoelectric element
- piezoelectric elements
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 消費電力の削減された圧電素子駆動回路の提
供。 【構成】 複数個の圧電素子２３〜３１の一方は共通接
続されて電源供給用駆動回路２２の出力端につながって
おり、各圧電素子の他端はそれぞれ駆動選択トランジス
タ３２〜４０のコレクタにつながり、エミッタ接地され
ている。
供。 【構成】 複数個の圧電素子２３〜３１の一方は共通接
続されて電源供給用駆動回路２２の出力端につながって
おり、各圧電素子の他端はそれぞれ駆動選択トランジス
タ３２〜４０のコレクタにつながり、エミッタ接地され
ている。
Description
【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等に利用される圧電素子
駆動回路に関する。
イプのインクジェットプリンタ等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、圧電素子駆動回路には、図４のよ
うに充電抵抗６０〜６８、放電抵抗５１〜５９、充電ト
ランジスタ６９〜７７、圧電素子４２〜５０〜構成さ
れ、その制御には図５のような充電パルス１＃・２＃二
より、圧電素子の静電容量Ｃと充電抵抗、放電抵抗Ｒの
時定数にしたがって制御されていた。
うに充電抵抗６０〜６８、放電抵抗５１〜５９、充電ト
ランジスタ６９〜７７、圧電素子４２〜５０〜構成さ
れ、その制御には図５のような充電パルス１＃・２＃二
より、圧電素子の静電容量Ｃと充電抵抗、放電抵抗Ｒの
時定数にしたがって制御されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の回路構
成では、圧電素子が単位時間当り充電に必要なエネルギ
ーＥｃは、 Ｅｃ＝ｆ・Ｃ・Ｖ2／２［Ｊ］ となる。また充電抵抗で消費される単位時間当りのエネ
ルギーＥRCは、 ＥRC＝ｆ・Ｃ・Ｖ2／２［Ｊ］ （ただし、ｆは駆動周波数、Ｃは圧電素子の静電容量、
Ｖはヘッドにかかる印加電圧。） となる。つまり電源からみれば、圧電素子駆動のため、
充電に必要なエネルギーの倍の電力が必要となってい
た。
成では、圧電素子が単位時間当り充電に必要なエネルギ
ーＥｃは、 Ｅｃ＝ｆ・Ｃ・Ｖ2／２［Ｊ］ となる。また充電抵抗で消費される単位時間当りのエネ
ルギーＥRCは、 ＥRC＝ｆ・Ｃ・Ｖ2／２［Ｊ］ （ただし、ｆは駆動周波数、Ｃは圧電素子の静電容量、
Ｖはヘッドにかかる印加電圧。） となる。つまり電源からみれば、圧電素子駆動のため、
充電に必要なエネルギーの倍の電力が必要となってい
た。
【０００４】本発明は上記課題および欠点を除去するも
ので消費電力を削減するような回路構成にし、効率よ
く、安定的な印字が出来る駆動回路を提供することを目
的とする。
ので消費電力を削減するような回路構成にし、効率よ
く、安定的な印字が出来る駆動回路を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子駆動回
路は圧電素子の一方が電源供給用駆動回路側に共通接続
され、他方がそれぞれエミッタ接地された駆動選択トラ
ンジスタの出力端に接続され、駆動選択トランジスタに
より前記圧電素子の駆動を任意に選択できることを第１
の特徴とする。また電源供給用駆動回路の出力波形は一
定時間内に所望の電圧増減することを第２の特徴とす
る。
路は圧電素子の一方が電源供給用駆動回路側に共通接続
され、他方がそれぞれエミッタ接地された駆動選択トラ
ンジスタの出力端に接続され、駆動選択トランジスタに
より前記圧電素子の駆動を任意に選択できることを第１
の特徴とする。また電源供給用駆動回路の出力波形は一
定時間内に所望の電圧増減することを第２の特徴とす
る。
【０００６】
【作用】本発明の圧電素子駆動回路は、制御信号入力端
子に一定時間の制御信号を印可することにより、駆動波
形制御コンデンサに一方の定電流抵抗を通して充電し、
駆動波形制御コンデンサから、他方の定電流抵抗を通し
て放電する。この駆動波形制御コンデンサからの波形を
共通線駆動トランジスタに入力することにより、圧電素
子の数に関係なく駆動でき、充・放電抵抗も不必要とな
る。
子に一定時間の制御信号を印可することにより、駆動波
形制御コンデンサに一方の定電流抵抗を通して充電し、
駆動波形制御コンデンサから、他方の定電流抵抗を通し
て放電する。この駆動波形制御コンデンサからの波形を
共通線駆動トランジスタに入力することにより、圧電素
子の数に関係なく駆動でき、充・放電抵抗も不必要とな
る。
【０００７】
【実施例】以下、図１と共に本発明の具体的実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【０００８】図１は本発明の圧電素子駆動回路図であ
る。圧電素子数は、Ｎ個有り、、圧電素子２３〜３１の
一方は共通線にし、電源供給用駆動回路２２の出力につ
ながっている。また他方は、それぞれ駆動選択トランジ
スタ３２〜４０のコレクタにつながり、エミッタは接地
されている。圧電素子を駆動する場合は、対応して接続
されている駆動選択トランジスタをオンにしておく。電
力消費を削減するため、充・放電抵抗は使わずに電源供
給用駆動回路２２で圧電素子に対して定電流入力を行
う。定電流入力は、 Ｉ＝ＣＶ／ｔ ［Ａ］ より求められる。つまり圧電素子の静電容量は一定であ
るから、単位時間当りの圧電素子間の端子電圧変化が一
定になればよい。
る。圧電素子数は、Ｎ個有り、、圧電素子２３〜３１の
一方は共通線にし、電源供給用駆動回路２２の出力につ
ながっている。また他方は、それぞれ駆動選択トランジ
スタ３２〜４０のコレクタにつながり、エミッタは接地
されている。圧電素子を駆動する場合は、対応して接続
されている駆動選択トランジスタをオンにしておく。電
力消費を削減するため、充・放電抵抗は使わずに電源供
給用駆動回路２２で圧電素子に対して定電流入力を行
う。定電流入力は、 Ｉ＝ＣＶ／ｔ ［Ａ］ より求められる。つまり圧電素子の静電容量は一定であ
るから、単位時間当りの圧電素子間の端子電圧変化が一
定になればよい。
【０００９】ｄＶ／ｄｔ＝一定 しかし、図１のようなマルチノズルになると駆動選択ト
ランジスタのオンの数、つまり圧電素子が接地された数
により、入力回路（ここでは電源供給用駆動回路２２）
側からみた静電容量が変化する。（例えば、静電容量Ｃ
L＝１０００ｐＦ、全圧電素子数Ｎ＝５０とすると、Ｎ
＝１でＣL＝１０００ｐＦ、Ｎ＝５０でＣL＝５００００
ｐＦとなる。）これにより電源回路からみた電流値を駆
動される圧電素子数に比例して変化させなければならな
い（図３）。つまり電源供給用駆動回路２２の電圧出力
波形が圧電素子１個の場合もＮ個の場合も一定になるよ
うに電源供給用駆動回路２２を駆動させる必要がある。
ここで図１、図２を使って動作の説明をする。図２は、
駆動に当たってのタイミング図である。まず圧電素子の
最適駆動条件を決める。例えば、駆動電圧ＶH＝５０
［ｖ］、ｄＶ／ｄｔ＝２０［Ｖ／μｓ］、入力端２１の
通信パルス幅を５０［μｓ］とする。ここで駆動波形制
御コンデンサ３に３３０［ｐＦ］を使用し、このコンデ
ンサ３に充・放電を行うことにより、複数の圧電素子を
駆動する台形波を生成する。よって駆動波形制御コンデ
ンサ３に流す電流ＩCは、 ＩC＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔ ＝３３０［ｐＦ］×２０［ｖ／μｓ］ ＝６．６［ｍＡ］ となる。よって充電トランジスタ６がオンの時は６．６
［ｍＡ］の電流が流せるようにまた放電トランジスタ７
がオンの時も６．６［ｍＡ］電流が流せるように定電流
抵抗１１、１２を設定する。ここで定電流トランジスタ
８、９のベース・エミッタ電圧ＶBEを０．６［Ｖ］とす
ると定電流抵抗１１、１２は ＲI＝１．６［Ｖ］／６．６［ｍＡ］ ＝９０．９［Ω］ となる。充・放電時間を設定するには上述の式から算出
すればよい。そして駆動波形制御コンデンサ３の波形を
Ｂ級プッシュプル接続された共通線駆動トランジスタ１
・２のベースに印加すると共通出力のエミッタに駆動波
形が出力される。例えばこの圧電素子をインクジェット
プリンタに利用すると、図２に示すように１＃入力をＨ
レベルにし、電源供給用駆動回路２２の入力２１をＨレ
ベルにし、電源供給用駆動回路２２の出力をＨレベルに
すると共通線駆動トランジスタ１・２のエミッタから、
圧電素子２３の共通端子に電流が注入される（台形波の
立ち上がり）。この動作により圧電素子が歪みその圧力
で図示してないノズルからインクが飛び出す。つぎに電
源供給用駆動回路２２の入力２１をＬレベルにすると共
通線駆動トランジスタ１・２のエミッタへ圧電素子２３
の共通端子から、電流が引き抜かれる。この動作により
圧電素子の歪みが戻る。これらの繰り返しにより、印字
が行われる。電源供給用駆動回路２２は共通線駆動トラ
ンジスタ１・２のエミッタにつながる圧電素子負荷が１
個でもＮ個でもＢ級プッシュプル増幅回路構成により、
駆動波形制御コンデンサ３に出現する電圧波形をそのま
ま共通線駆動トランジスタ１・２のエミッタで再現す
る。
ランジスタのオンの数、つまり圧電素子が接地された数
により、入力回路（ここでは電源供給用駆動回路２２）
側からみた静電容量が変化する。（例えば、静電容量Ｃ
L＝１０００ｐＦ、全圧電素子数Ｎ＝５０とすると、Ｎ
＝１でＣL＝１０００ｐＦ、Ｎ＝５０でＣL＝５００００
ｐＦとなる。）これにより電源回路からみた電流値を駆
動される圧電素子数に比例して変化させなければならな
い（図３）。つまり電源供給用駆動回路２２の電圧出力
波形が圧電素子１個の場合もＮ個の場合も一定になるよ
うに電源供給用駆動回路２２を駆動させる必要がある。
ここで図１、図２を使って動作の説明をする。図２は、
駆動に当たってのタイミング図である。まず圧電素子の
最適駆動条件を決める。例えば、駆動電圧ＶH＝５０
［ｖ］、ｄＶ／ｄｔ＝２０［Ｖ／μｓ］、入力端２１の
通信パルス幅を５０［μｓ］とする。ここで駆動波形制
御コンデンサ３に３３０［ｐＦ］を使用し、このコンデ
ンサ３に充・放電を行うことにより、複数の圧電素子を
駆動する台形波を生成する。よって駆動波形制御コンデ
ンサ３に流す電流ＩCは、 ＩC＝Ｃ・ｄＶ／ｄｔ ＝３３０［ｐＦ］×２０［ｖ／μｓ］ ＝６．６［ｍＡ］ となる。よって充電トランジスタ６がオンの時は６．６
［ｍＡ］の電流が流せるようにまた放電トランジスタ７
がオンの時も６．６［ｍＡ］電流が流せるように定電流
抵抗１１、１２を設定する。ここで定電流トランジスタ
８、９のベース・エミッタ電圧ＶBEを０．６［Ｖ］とす
ると定電流抵抗１１、１２は ＲI＝１．６［Ｖ］／６．６［ｍＡ］ ＝９０．９［Ω］ となる。充・放電時間を設定するには上述の式から算出
すればよい。そして駆動波形制御コンデンサ３の波形を
Ｂ級プッシュプル接続された共通線駆動トランジスタ１
・２のベースに印加すると共通出力のエミッタに駆動波
形が出力される。例えばこの圧電素子をインクジェット
プリンタに利用すると、図２に示すように１＃入力をＨ
レベルにし、電源供給用駆動回路２２の入力２１をＨレ
ベルにし、電源供給用駆動回路２２の出力をＨレベルに
すると共通線駆動トランジスタ１・２のエミッタから、
圧電素子２３の共通端子に電流が注入される（台形波の
立ち上がり）。この動作により圧電素子が歪みその圧力
で図示してないノズルからインクが飛び出す。つぎに電
源供給用駆動回路２２の入力２１をＬレベルにすると共
通線駆動トランジスタ１・２のエミッタへ圧電素子２３
の共通端子から、電流が引き抜かれる。この動作により
圧電素子の歪みが戻る。これらの繰り返しにより、印字
が行われる。電源供給用駆動回路２２は共通線駆動トラ
ンジスタ１・２のエミッタにつながる圧電素子負荷が１
個でもＮ個でもＢ級プッシュプル増幅回路構成により、
駆動波形制御コンデンサ３に出現する電圧波形をそのま
ま共通線駆動トランジスタ１・２のエミッタで再現す
る。
【００１０】この回路構成により、圧電素子数にかかわ
らず、安定した駆動ができるようになった。また圧電素
子を駆動・非駆動の選択は、図１の駆動選択トランジス
タ３２〜４０を入力端１＃〜Ｎ＃に駆動パルスを印加
し、オン・オフにすることにより簡単に選択できる。
らず、安定した駆動ができるようになった。また圧電素
子を駆動・非駆動の選択は、図１の駆動選択トランジス
タ３２〜４０を入力端１＃〜Ｎ＃に駆動パルスを印加
し、オン・オフにすることにより簡単に選択できる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
源側からみた圧電素子駆動のための充電に必要なエネル
ギーは今までの半分でよく、またマルチノイズルインク
ジェットプリンタに利用される場合には、従来の回路よ
りも印字のためのパルス幅が短く、最大周波数の高いヘ
ッドの駆動が実現できる。その上、充・放電抵抗なる電
子部品が必要なく駆動回路の実装面積や発熱も減り、駆
動回路をプリントヘッド上に実装できるという利点も発
生する。
源側からみた圧電素子駆動のための充電に必要なエネル
ギーは今までの半分でよく、またマルチノイズルインク
ジェットプリンタに利用される場合には、従来の回路よ
りも印字のためのパルス幅が短く、最大周波数の高いヘ
ッドの駆動が実現できる。その上、充・放電抵抗なる電
子部品が必要なく駆動回路の実装面積や発熱も減り、駆
動回路をプリントヘッド上に実装できるという利点も発
生する。
【図１】本発明の圧電素子駆動回路の回路図。
【図２】本発明のタイミング信号説明図。
【図３】圧電素子数と入力電流の関係図。
【図４】従来の圧電素子駆動回路の回路図。
【図５】図４のタイミング信号説明図。
２３〜３１、４２〜５９ 圧電素子 ３２〜４０ 駆動選択トランジスタ ２２ 電源供給用駆動回路
Claims (2)
- 【請求項１】 一方が電源供給用駆動回路に接続され、
他方がそれぞれ接地用開閉装置の出力端に接続されてい
る圧電素子において、前記圧電素子の電源供給制御回路
を共通にするとともに、前記接地開閉装置により前記圧
電素子の駆動を選択することを特徴とする圧電素子駆動
回路。 - 【請求項２】 電源供給用駆動回路の出力波形は一定の
時間内に所望の電圧増減することを特徴とする請求項１
記載の圧電素子駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23812991A JPH0577456A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 圧電素子駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23812991A JPH0577456A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 圧電素子駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0577456A true JPH0577456A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17025618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23812991A Pending JPH0577456A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 圧電素子駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0577456A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7971948B2 (en) | 2008-01-16 | 2011-07-05 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US7984956B2 (en) | 2006-07-24 | 2011-07-26 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US7984957B2 (en) | 2006-07-20 | 2011-07-26 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus, printing apparatus, and method of adjusting phase of drive pulse |
| US8201905B2 (en) | 2006-01-25 | 2012-06-19 | Seiko Epson Corporation | Head drive apparatus of ink jet printer, head driving method, and ink jet printer |
| US8240794B2 (en) | 2006-07-24 | 2012-08-14 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US8240798B2 (en) | 2006-01-20 | 2012-08-14 | Seiko Epson Corporation | Head drive apparatus of inkjet printer and inkjet printer |
| US8246133B2 (en) | 2006-07-24 | 2012-08-21 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US8287069B2 (en) | 2005-12-22 | 2012-10-16 | Seiko Epson Corporation | Head drive device and drive control method of ink jet printer, and ink jet printer |
| US8308254B2 (en) | 2008-02-21 | 2012-11-13 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus |
| US8336979B2 (en) | 2007-01-12 | 2012-12-25 | Seiko Epson Corporation | Liquid jetting device |
| US8430466B2 (en) | 2006-01-17 | 2013-04-30 | Seiko Epson Corporation | Head drive device of inkjet printer and ink jet printer |
| US8596740B2 (en) | 2008-03-19 | 2013-12-03 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| JP2016198961A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | 株式会社東芝 | インクジェットプリンタ |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP23812991A patent/JPH0577456A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8287069B2 (en) | 2005-12-22 | 2012-10-16 | Seiko Epson Corporation | Head drive device and drive control method of ink jet printer, and ink jet printer |
| US8430468B2 (en) | 2006-01-17 | 2013-04-30 | Seiko Epson Corporation | Head drive device of inkjet printer and inkjet printer |
| US8430466B2 (en) | 2006-01-17 | 2013-04-30 | Seiko Epson Corporation | Head drive device of inkjet printer and ink jet printer |
| US8240798B2 (en) | 2006-01-20 | 2012-08-14 | Seiko Epson Corporation | Head drive apparatus of inkjet printer and inkjet printer |
| US8201905B2 (en) | 2006-01-25 | 2012-06-19 | Seiko Epson Corporation | Head drive apparatus of ink jet printer, head driving method, and ink jet printer |
| US7984957B2 (en) | 2006-07-20 | 2011-07-26 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus, printing apparatus, and method of adjusting phase of drive pulse |
| US8246133B2 (en) | 2006-07-24 | 2012-08-21 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US8262180B2 (en) | 2006-07-24 | 2012-09-11 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US8240794B2 (en) | 2006-07-24 | 2012-08-14 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US7984956B2 (en) | 2006-07-24 | 2011-07-26 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US8336979B2 (en) | 2007-01-12 | 2012-12-25 | Seiko Epson Corporation | Liquid jetting device |
| US7971948B2 (en) | 2008-01-16 | 2011-07-05 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| US8308254B2 (en) | 2008-02-21 | 2012-11-13 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus |
| US8596740B2 (en) | 2008-03-19 | 2013-12-03 | Seiko Epson Corporation | Liquid jet apparatus and printing apparatus |
| JP2016198961A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | 株式会社東芝 | インクジェットプリンタ |
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