JPH0720703B2 - 圧電素子駆動回路 - Google Patents
圧電素子駆動回路Info
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- JPH0720703B2 JPH0720703B2 JP61277947A JP27794786A JPH0720703B2 JP H0720703 B2 JPH0720703 B2 JP H0720703B2 JP 61277947 A JP61277947 A JP 61277947A JP 27794786 A JP27794786 A JP 27794786A JP H0720703 B2 JPH0720703 B2 JP H0720703B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- transistor
- coil
- circuit
- drive circuit
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
- B41J2/23—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
- B41J2/30—Control circuits for actuators
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
- Impact Printers (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
本発明は電力効率を改善した圧電素子駆動回路に関す
る。
る。
従来、ドットマトリックス型のプリンタにおけるワイヤ
の駆動又はインクジェット型のプリンタにおけるインク
粒子発生機構の駆動に圧電素子を用いることが提案され
ている。その圧電素子は例えば第４図に示す駆動回路に
より駆動される。即ち、圧電素子２はトランジスタ３を
介して直流電源１に接続されており、圧電素子２はトラ
ンジスタ３が印字開始信号S1によって導通することによ
り、直流電源１の電圧が印加される。電圧が印加される
と圧電素子２は伸長又は縮小し、その変位が伝達機構に
より拡大されて印字機構、例えばワイヤが駆動される。
ところが、圧電素子２はキャパシタを構成しており、ト
ランジスタ３がオフしても、電荷が充電されているため
伸長又は縮小したままとなり、印字機構の変位は元に戻
らない。このため、圧電素子２に並列にトランジスタ４
を接続し、印字動作の終了後に印字終了信号S2によりト
ランジスタ４を一定時間オンさせて、圧電素子２に蓄積
された電荷を放電させて印加電圧を零にし、印字機構の
変位を元に復帰させている。
の駆動又はインクジェット型のプリンタにおけるインク
粒子発生機構の駆動に圧電素子を用いることが提案され
ている。その圧電素子は例えば第４図に示す駆動回路に
より駆動される。即ち、圧電素子２はトランジスタ３を
介して直流電源１に接続されており、圧電素子２はトラ
ンジスタ３が印字開始信号S1によって導通することによ
り、直流電源１の電圧が印加される。電圧が印加される
と圧電素子２は伸長又は縮小し、その変位が伝達機構に
より拡大されて印字機構、例えばワイヤが駆動される。
ところが、圧電素子２はキャパシタを構成しており、ト
ランジスタ３がオフしても、電荷が充電されているため
伸長又は縮小したままとなり、印字機構の変位は元に戻
らない。このため、圧電素子２に並列にトランジスタ４
を接続し、印字動作の終了後に印字終了信号S2によりト
ランジスタ４を一定時間オンさせて、圧電素子２に蓄積
された電荷を放電させて印加電圧を零にし、印字機構の
変位を元に復帰させている。
ところが、圧電素子２に蓄積された電荷は放電時に抵抗
損として失われ、圧電素子２を再度駆動する場合には直
流電源１から再度充電している。このため、印字機構の
駆動に際し電力損失が大きくなり、電力効率が良くない
という問題があった。
損として失われ、圧電素子２を再度駆動する場合には直
流電源１から再度充電している。このため、印字機構の
駆動に際し電力損失が大きくなり、電力効率が良くない
という問題があった。
本発明は、上記の問題点を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、駆動時に圧電素子に
充電される電荷を回生することにより、圧電素子の電力
効率を改善することである。
であり、その目的とするところは、駆動時に圧電素子に
充電される電荷を回生することにより、圧電素子の電力
効率を改善することである。
上記問題点を解決するための発明の構成は、外部信号に
応答して直流電源により圧電素子を充電する充電回路を
有した圧電素子駆動回路において、圧電素子の端子間に
接続された、コイルと制御信号により導通するスイッチ
素子の直列接続から成る放電回路と、コイルの両端子を
それぞれ直流電源から流出する方向の電流を阻止するダ
イオードを介して直流電源に接続して成る回生回路とを
設けたことである。
応答して直流電源により圧電素子を充電する充電回路を
有した圧電素子駆動回路において、圧電素子の端子間に
接続された、コイルと制御信号により導通するスイッチ
素子の直列接続から成る放電回路と、コイルの両端子を
それぞれ直流電源から流出する方向の電流を阻止するダ
イオードを介して直流電源に接続して成る回生回路とを
設けたことである。
駆動時には圧電素子は充電回路により直流電源から充電
される。また、駆動後の圧電素子の放電時には、コイル
と制御信号により導通するスイッチ素子の直列接続から
成る放電回路を電流が流れ、圧電素子に蓄積されている
静電エネルギーはコイルに静磁エネルギーとして蓄えら
れる。圧電素子の端子間電圧がほぼ零となる時に、スイ
ッチ素子がオフされるとコイルの逆起電力によりダイオ
ードを介して直流電源の正極側に電流が流れ、コイルに
蓄積されたエネルギーが直流電源に回生される。このた
め、駆動時に圧電素子に蓄積される電荷は回生されるの
て、圧電素子駆動回路の電力効率が向上する。
される。また、駆動後の圧電素子の放電時には、コイル
と制御信号により導通するスイッチ素子の直列接続から
成る放電回路を電流が流れ、圧電素子に蓄積されている
静電エネルギーはコイルに静磁エネルギーとして蓄えら
れる。圧電素子の端子間電圧がほぼ零となる時に、スイ
ッチ素子がオフされるとコイルの逆起電力によりダイオ
ードを介して直流電源の正極側に電流が流れ、コイルに
蓄積されたエネルギーが直流電源に回生される。このた
め、駆動時に圧電素子に蓄積される電荷は回生されるの
て、圧電素子駆動回路の電力効率が向上する。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。第
１図は本発明の具体的な一実施例にかかる圧電素子駆動
回路の回路図である。圧電素子２の両端子には充電回路
を構成するトランジスタ３と直流電源１の直列回路が接
続されている。また、圧電素子２の端子間にはコイル５
とスイッチ素子Ａの直列接続から成る放電回路が接続さ
れている。そのスイッチ素子Ａは、コイル５のａ端子を
圧電素子２の接地端子に接続するための主スイッチを構
成するトランジスタ６と制御信号によりトランジスタ６
をオンさせ圧電素子２の端子電圧V1がほぼ０ボルトとな
った時にトランジスタ６をオフさせるためのトランジス
タ７とトランジスタ８から成る。また、コイル５のａ端
子はダイオード９を介して直流電源１の正極に接続さ
れ、コイル５のｂ端子はダイオード10を介して直流電源
１の陰極（接地）に接続されている。ダイオード９、10
の極性は直流電源１の正極から電流が流失するのを阻止
する方向である。 各部の電圧波形と電流波形は第２図に示されている。ま
ず、時刻t1でトランジスタ３のベースに入力している駆
動開始信号V2が高レベルとなると、トランジスタ３はタ
ーンオンし、圧電素子２は直流電源１から電圧が印加さ
れ、その端子電圧V1は所定の電源電圧VMとなり圧電素子
２は充電される。すくと、圧電素子２は伸長又は縮小
し、充電により生じた変位が図示しない伝達機構により
拡大されてワイヤが駆動され、対応するドットが印字さ
れる。 次にトランジスタ３のベースに印加される駆動開始信号
V2は時刻t2で低レベルとなり、トランジスタ３は時刻t2
でターンオフするが、圧電素子２には電荷が蓄積されて
おり、その端子電圧V1は電源電圧VMを保持し、圧電素子
２は変位したままとなる。 次に時刻t3でトランジスタ７のベースに駆動終了信号V3
が印加されると、トランジスタ７はオンしトランジスタ
７のコレクタ電位はほぼ０ボルトとなる。すると、トラ
ンジスタ８のベース、エミッタ間は順方向にバイアスさ
れるため、トランジスタ８はターンオンする。すると、
トランジスタ６のベース、エミッタ間は順方向にバイア
スされるため、トランジスタ６はターンオンする。トラ
ンジスタ６がオンになると、コイル５のａ端子は接地さ
れるのて、圧電素子２に蓄積された電荷はコイル５とト
ランジスタ６を流れて放電される。この時、コイル５を
流れる電流Ｉは圧電素子２の端子電圧V1に対しπ/2だけ
位相が遅れる。即ち、圧電素子２の端子電圧V1は、時刻
t3から時刻t4にかけて徐々に減少し時刻t4で零となる。
これに対し、コイル５を流れる電流Ｉは、時刻t4で最大
値Imとなる。 放電により圧電素子２の端子電圧V1がほぼ０ボルトとな
ると、トランジスタ８のベース電流が流れなくなりトラ
ンジスタ８がターンオフする。すると、トランジスタ６
のベース電流も０となりトランジスタ６もターンオフす
る。トランジスタ６がターンオフすると、コイル５に逆
起電力が発生し、ダイオード９、直流電源１、ダイオー
ド10と電流が流れ、コイル５に蓄積されたエネルギーは
直流電源１に回生される。直流電源１に流れる電流12は
時刻t4からImで流れ出し、時刻t5で零となる。このよう
に駆動時に圧電素子２に充電された電荷は直流電源１に
回生され、圧電素子２の端子電圧V1はほぼ０ボルトとな
り圧電素子２の変位は元に戻る。 第３図はドットマトリックス型のプリンタの駆動回路で
ある。第３図の駆動回路では回路部Ｂが各ワイヤ毎の回
路C1〜Cnで共通に使用されている。回路C1において、圧
電素子21を選択的に充電するトランジスタ71が圧電素子
21と直流電源１との間に接続され、圧電素子21の正極と
コイル５のｂ端子間に、陰極がｂ端子に接続されたダイ
オード81が設けられている。他の回路C2〜Cnの構成は回
路C1と同様である。 圧電素子の駆動時には、駆動する圧電素子例えば圧電素
子21を有する回路C1のトランジスタ71のベースに駆動開
始信号V2を入力すれば、その圧電素子21が駆動される。
この時、回路C1のダイオード81と等価な他の回路C2〜Cn
に設けられているダイオードは逆バイアスされるので、
他の回路C2〜Cnの圧電素子は充電されない。従って、駆
動開始信号V2を入力した回路の圧電素子だけが選択的に
充電される。 各圧電素子に充電されている電荷を回生する場合には、
駆動終了信号V3をトランジスタ７のベースに入力する。
すると、充電された全ての圧電素子からダイオード81等
を介しコイル５とトランジスタ６に電流が流れる。その
後、コイル５のｂ端子の電位がほぼ０ボルトとなると、
トランジスタ６がターンオフし、コイル５に発生する逆
起電力により、ダイオード９と直流電源１とダイオード
10とコイル５から成る回路を直流電源１の正極の方向に
電流が流れる。こうして、充電されている全ての圧電素
子の電荷は一斉に直流電源１に回生される。尚、第１図
と第３図に示したスイッチ素子Ａは例示であって、導通
と非導通を制御できれば他の構成でも構わない。
１図は本発明の具体的な一実施例にかかる圧電素子駆動
回路の回路図である。圧電素子２の両端子には充電回路
を構成するトランジスタ３と直流電源１の直列回路が接
続されている。また、圧電素子２の端子間にはコイル５
とスイッチ素子Ａの直列接続から成る放電回路が接続さ
れている。そのスイッチ素子Ａは、コイル５のａ端子を
圧電素子２の接地端子に接続するための主スイッチを構
成するトランジスタ６と制御信号によりトランジスタ６
をオンさせ圧電素子２の端子電圧V1がほぼ０ボルトとな
った時にトランジスタ６をオフさせるためのトランジス
タ７とトランジスタ８から成る。また、コイル５のａ端
子はダイオード９を介して直流電源１の正極に接続さ
れ、コイル５のｂ端子はダイオード10を介して直流電源
１の陰極（接地）に接続されている。ダイオード９、10
の極性は直流電源１の正極から電流が流失するのを阻止
する方向である。 各部の電圧波形と電流波形は第２図に示されている。ま
ず、時刻t1でトランジスタ３のベースに入力している駆
動開始信号V2が高レベルとなると、トランジスタ３はタ
ーンオンし、圧電素子２は直流電源１から電圧が印加さ
れ、その端子電圧V1は所定の電源電圧VMとなり圧電素子
２は充電される。すくと、圧電素子２は伸長又は縮小
し、充電により生じた変位が図示しない伝達機構により
拡大されてワイヤが駆動され、対応するドットが印字さ
れる。 次にトランジスタ３のベースに印加される駆動開始信号
V2は時刻t2で低レベルとなり、トランジスタ３は時刻t2
でターンオフするが、圧電素子２には電荷が蓄積されて
おり、その端子電圧V1は電源電圧VMを保持し、圧電素子
２は変位したままとなる。 次に時刻t3でトランジスタ７のベースに駆動終了信号V3
が印加されると、トランジスタ７はオンしトランジスタ
７のコレクタ電位はほぼ０ボルトとなる。すると、トラ
ンジスタ８のベース、エミッタ間は順方向にバイアスさ
れるため、トランジスタ８はターンオンする。すると、
トランジスタ６のベース、エミッタ間は順方向にバイア
スされるため、トランジスタ６はターンオンする。トラ
ンジスタ６がオンになると、コイル５のａ端子は接地さ
れるのて、圧電素子２に蓄積された電荷はコイル５とト
ランジスタ６を流れて放電される。この時、コイル５を
流れる電流Ｉは圧電素子２の端子電圧V1に対しπ/2だけ
位相が遅れる。即ち、圧電素子２の端子電圧V1は、時刻
t3から時刻t4にかけて徐々に減少し時刻t4で零となる。
これに対し、コイル５を流れる電流Ｉは、時刻t4で最大
値Imとなる。 放電により圧電素子２の端子電圧V1がほぼ０ボルトとな
ると、トランジスタ８のベース電流が流れなくなりトラ
ンジスタ８がターンオフする。すると、トランジスタ６
のベース電流も０となりトランジスタ６もターンオフす
る。トランジスタ６がターンオフすると、コイル５に逆
起電力が発生し、ダイオード９、直流電源１、ダイオー
ド10と電流が流れ、コイル５に蓄積されたエネルギーは
直流電源１に回生される。直流電源１に流れる電流12は
時刻t4からImで流れ出し、時刻t5で零となる。このよう
に駆動時に圧電素子２に充電された電荷は直流電源１に
回生され、圧電素子２の端子電圧V1はほぼ０ボルトとな
り圧電素子２の変位は元に戻る。 第３図はドットマトリックス型のプリンタの駆動回路で
ある。第３図の駆動回路では回路部Ｂが各ワイヤ毎の回
路C1〜Cnで共通に使用されている。回路C1において、圧
電素子21を選択的に充電するトランジスタ71が圧電素子
21と直流電源１との間に接続され、圧電素子21の正極と
コイル５のｂ端子間に、陰極がｂ端子に接続されたダイ
オード81が設けられている。他の回路C2〜Cnの構成は回
路C1と同様である。 圧電素子の駆動時には、駆動する圧電素子例えば圧電素
子21を有する回路C1のトランジスタ71のベースに駆動開
始信号V2を入力すれば、その圧電素子21が駆動される。
この時、回路C1のダイオード81と等価な他の回路C2〜Cn
に設けられているダイオードは逆バイアスされるので、
他の回路C2〜Cnの圧電素子は充電されない。従って、駆
動開始信号V2を入力した回路の圧電素子だけが選択的に
充電される。 各圧電素子に充電されている電荷を回生する場合には、
駆動終了信号V3をトランジスタ７のベースに入力する。
すると、充電された全ての圧電素子からダイオード81等
を介しコイル５とトランジスタ６に電流が流れる。その
後、コイル５のｂ端子の電位がほぼ０ボルトとなると、
トランジスタ６がターンオフし、コイル５に発生する逆
起電力により、ダイオード９と直流電源１とダイオード
10とコイル５から成る回路を直流電源１の正極の方向に
電流が流れる。こうして、充電されている全ての圧電素
子の電荷は一斉に直流電源１に回生される。尚、第１図
と第３図に示したスイッチ素子Ａは例示であって、導通
と非導通を制御できれば他の構成でも構わない。
本発明は圧電素子の端子間に接続された、コイルと制御
信号により導通するスイッチ素子の直列接続から成る放
電回路と、コイルの両端子をそれぞれ直流電源から流出
する方向の電流を阻止するダイオードを介して直流電源
に接続して成る回生回路とを有しているので、駆動時に
圧電素子に充電された電荷はスイッチ素子を１回オンオ
フするだけで電源に回生される。従って、回生時のスイ
ッチングロスを少なくして充電電荷を有効に回生するこ
とができるため圧電素子駆動回路の電力効率が向上す
る。
信号により導通するスイッチ素子の直列接続から成る放
電回路と、コイルの両端子をそれぞれ直流電源から流出
する方向の電流を阻止するダイオードを介して直流電源
に接続して成る回生回路とを有しているので、駆動時に
圧電素子に充電された電荷はスイッチ素子を１回オンオ
フするだけで電源に回生される。従って、回生時のスイ
ッチングロスを少なくして充電電荷を有効に回生するこ
とができるため圧電素子駆動回路の電力効率が向上す
る。
第１図は本発明の具体的な一実施例にかかる圧電素子駆
動回路の回路図。第２図はその圧電素子駆動回路の動作
を説明するためのタイミングチャート。第３図は他の実
施例にかかる圧電素子駆動回路の回路図。第４図は従来
の圧電素子駆動回路の回路図である。 １…直流電源、２…圧電素子、3,4,6,7,8,71…トランジ
スタ、５…コイル、9,10,81…ダイオード、C1〜Cn…回
路
動回路の回路図。第２図はその圧電素子駆動回路の動作
を説明するためのタイミングチャート。第３図は他の実
施例にかかる圧電素子駆動回路の回路図。第４図は従来
の圧電素子駆動回路の回路図である。 １…直流電源、２…圧電素子、3,4,6,7,8,71…トランジ
スタ、５…コイル、9,10,81…ダイオード、C1〜Cn…回
路
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/295 Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｂ４１Ｊ 3/10 １１３ Ａ 9274−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ
Claims (2)
- 【請求項１】外部信号に応答して直流電源により圧電素
子を充電する充電回路を有した圧電素子駆動回路におい
て、 前記圧電素子の端子間に接続された、コイルと制御信号
により導通するスイッチ素子の直列接続から成る放電回
路と、 前記コイルの両端子をそれぞれ直流電源から流出する方
向の電流を阻止するダイオードを介して直流電源に接続
して成る回生回路と を有することを特徴とする圧電素子駆動回路。 - 【請求項２】前記スイッチ素子は制御信号により導通し
た後、前記圧電素子の端子間電圧が略0Vとなった時にオ
フする素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の圧電素子駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61277947A JPH0720703B2 (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 圧電素子駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61277947A JPH0720703B2 (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 圧電素子駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63130357A JPS63130357A (ja) | 1988-06-02 |
| JPH0720703B2 true JPH0720703B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=17590490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61277947A Expired - Lifetime JPH0720703B2 (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 圧電素子駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720703B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0668166B1 (en) * | 1988-10-28 | 1997-12-17 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Dot matrix printer using piezoelectric or other actuator having discharge control means |
| US5147141A (en) * | 1988-10-28 | 1992-09-15 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Driver circuit for piezoelectric actuator, and dot-matrix head and printer using piezoelectric or other actuator having discharge control means |
| JPH02210884A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Juki Corp | 圧電素子駆動装置 |
| JP2776007B2 (ja) * | 1990-07-11 | 1998-07-16 | ブラザー工業株式会社 | 圧電素子の駆動装置 |
| DE4122984C2 (de) * | 1990-07-11 | 2003-12-24 | Brother Ind Ltd | Ansteuereinrichtung für eine piezoelektrische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Ansteuereinrichtung für eine piezoelektrische Vorrichtung |
| JP2011048696A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Kyocera Corp | 入力装置 |
| JP4672075B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2011-04-20 | 京セラ株式会社 | 入力装置 |
| JP5143881B2 (ja) * | 2010-11-04 | 2013-02-13 | 京セラ株式会社 | 触感呈示装置および触感呈示装置の制御方法 |
| JP5710214B2 (ja) * | 2010-11-04 | 2015-04-30 | 京セラ株式会社 | 入力装置および入力装置の制御方法 |
| GB2596869A (en) | 2020-07-10 | 2022-01-12 | Inca Digital Printers Ltd | Inkjet printhead drive circuit |
-
1986
- 1986-11-20 JP JP61277947A patent/JPH0720703B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63130357A (ja) | 1988-06-02 |
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