JPH11320879A - アクチュエータの駆動回路 - Google Patents

アクチュエータの駆動回路

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JPH11320879A JP10136710A JP13671098A JPH11320879A JP H11320879 A JPH11320879 A JP H11320879A JP 10136710 A JP10136710 A JP 10136710A JP 13671098 A JP13671098 A JP 13671098A JP H11320879 A JPH11320879 A JP H11320879A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 印加される駆動電圧にかかわりなく、圧電素
子からなるアクチュエータ駆動の立ち上がり時間、立ち
下がり時間を略一定に保つことができるアクチュエータ
の駆動回路を提供する。 【解決手段】 圧電素子からなり印加される駆動電圧の
増加と共に静電容量が増加する特性を有する印字ヘッド
のアクチュエータを駆動する駆動回路である。印字ヘッ
ドのアクチュエータ（コンデンサ５）に印加する駆動波
形を出力する充電用及び放電用トランジスタ２，３と、
該トランジスタを駆動する素子駆動回路４とを備える。
両トランジスタ２，３は、駆動電圧が高くなるとオン抵
抗が低下するという特性を有し、素子駆動回路４は、駆
動電圧が高くなると、前記駆動波形の立ち上がり時間及
び立ち下がり時間が短くなるように前記トランジスタ
２，３を駆動する特性を有し、前記アクチュエータの前
記特性をキャンセルする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータの
駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタは、用紙に文字
や図形を印字するように、インク液滴を噴射する多数の
ノズルを有する印字ヘッドを備えている。印字ヘッド
は、圧電素子（例えばピエゾ素子）からなり、駆動電圧
が印加されることで、インクが充填されたインク室の側
壁（アクチュエータ）を屈曲変形させて、インク室の容
積を変化させ、ノズルを通じてインク液滴の噴射を行う
ように構成されている。
【０００３】例えば図４に示すように、インクジェット
プリンタの印字ヘッド１０１は、複数のアクチュエータ
を有し、等価回路で表すと、各アクチュエータがコンデ
ンサＣでもって表され、その各コンデンサＣに、抵抗Ｒ
を介して、駆動ＩＣ１０２の各ドライバ回路１０３が別
々に接続されている。そして、そのような印字ヘッド１
０１のアクチュエータは、ドライバ回路１０３によっ
て、定電圧駆動されるようになっており、駆動電圧が印
加されることで、印字ヘッドのアクチュエータ（コンデ
ンサＣ）が徐々に充電され、アクチュエータが変形し
て、インクが噴射され、それから、徐々に放電されて初
期状態に戻されるようになっている。
【０００４】また、印字が行われる環境温度の変化によ
って、印字に用いられるインクの物性（例えば、粘度）
が変化するので、そのインクの物性の変化に応じてアク
チュエータに印加する駆動電圧を変化させて、噴射チャ
ンネルの側壁の屈曲変形の程度を変更し、細かく制御し
たいという要求がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た印字ヘッドの各アクチュエータは、圧電素子からなり
印加される駆動電圧の増加と共に静電容量が増加する特
性を有するものであるので、印字ヘッド駆動のために印
加する駆動電圧を、インクの物性の変化に応じて変化さ
せようとすると、前記静電容量が変化することを原因と
して、噴射特性に影響を与える。
【０００６】すなわち、駆動電圧を変化させて使用しよ
うとすると、印加される駆動電圧が大きくなるに連れ
て、静電容量が増加するので、インクの噴射特性上、重
要なパラメータである、印字ヘッドのアクチュエータが
初期状態から駆動状態となるまでのアクチュエータ駆動
の立ち上がり時間Ｔｒ及び駆動状態から初期状態に戻る
までのアクチュエータ駆動の立ち下がり時間Ｔｆ（図５
参照）が徐々に長くなって行く傾向にあり、所期の噴射
特性を補償しきれなくなる。よって、印字ヘッドに適し
た噴射特性を得るためには、印加する駆動電圧を、広範
囲にわたって変化させることができない。尚、前記アク
チュエータ駆動の立ち上がり時間Ｔｒは、コンデンサＣ
が１０％充電された状態から９０％充電された状態に変
遷するまでの時間をいい、前記アクチュエータ駆動の立
ち下がり時間Ｔｆは、コンデンサＣが１０％放電された
状態から９０％放電された状態に変遷するまでの時間を
いう（図５参照）。
【０００７】また、印字ヘッド自体の特性を、印加され
る駆動電圧によって静電容量が変化しないようにするこ
とも試みたが、そのようにすると、駆動電圧を印加して
も、インクを噴射するのに必要な変位量をアクチュエー
タが発現せず、印字ヘッドとして用いることができなか
った。
【０００８】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、印加される駆動電圧にかかわりなく、アクチュエー
タ駆動の立ち上がり時間、立ち下がり時間を略一定に保
つことができるアクチュエータの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】請求項１の発明は、印加
される駆動電圧の増加と共に静電容量が増加する特性を
有するアクチュエータを駆動するアクチュエータの駆動
回路であって、前記アクチュエータに印加する駆動波形
を出力する出力素子と、該出力素子を駆動する素子駆動
回路とを備え、前記アクチュエータの前記特性をキャン
セルするように、駆動電圧が高くなると前記駆動波形の
立ち上がり時間及び立ち下がり時間を短くする特性を有
するものである。
【００１０】請求項１の発明によれば、アクチュエータ
が、印加される駆動電圧の増加と共に静電容量が増加す
る特性を有するため、駆動電圧の増加とともに充電及び
放電に要する時間が長くなることになる。一方、素子駆
動回路にて出力素子が駆動され、該出力素子にてアクチ
ュエータに印加される駆動波形は、駆動電圧が高くなる
と前記駆動波形の立ち上がり時間及び立ち下がり時間が
短くされるので、前記アクチュエータの前記特性をキャ
ンセルするように働き、結果として、印加される駆動電
圧にかかわりなく、アクチュエータ駆動の立ち上がり時
間、立ち下がり時間が略一定に保たれることになる。
【００１１】また、請求項２の発明は、請求項１のアク
チュエータの駆動回路において、前記出力素子が、充電
用トランジスタと、放電用トランジスタとを有し、該両
トランジスタが、駆動電圧が高くなるとオン抵抗が低下
するという特性を有するものである。
【００１２】請求項２の発明によれば、出力素子である
充電用トランジスタ及び放電用トランジスタが、駆動電
圧が高くなるとオン抵抗が低下するという特性を有する
ので、駆動電圧が高くなると、両トランジスタを流れる
電流量が増加し、充電及び放電に要する時間が短くなる
ように機能する。その結果、前記アクチュエータの前記
特性をキャンセルするように働き、結果として、アクチ
ュエータ駆動の立ち上がり時間、立ち下がり時間が略一
定に保たれることになる。
【００１３】請求項３の発明は、請求項１のアクチュエ
ータの駆動回路において、前記素子駆動回路が、駆動電
圧が高くなると、前記駆動波形の立ち上がり時間及び立
ち下がり時間が短くなるように前記出力素子を駆動する
特性を有するものである。
【００１４】請求項３の発明によれば、素子駆動回路
が、駆動電圧が高くなると、前記駆動波形の立ち上がり
時間及び立ち下がり時間が短くなるように前記出力素子
を駆動する特性を有するので、前記アクチュエータの前
記特性をキャンセルするように働き、結果として、アク
チュエータ駆動の立ち上がり時間、立ち下がり時間が略
一定に保たれることになる。
【００１５】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かのアクチュエータの駆動回路において、前記アクチュ
エータが、インクジェットプリンタの印字ヘッドを構成
するもので、電圧の印加により、インクが充填されたイ
ンク室から、ノズルを通じてインク液滴を噴射させるも
のである。
【００１６】請求項４の発明によれば、上記駆動回路が
駆動電圧が高くなると前記駆動波形の立ち上がり時間及
び立ち下がり時間を短くする特性を有するので、駆動電
圧の増加と共に静電容量が増加する特性を有するアクチ
ュエータとしての印字ヘッドに対し、前記印字ヘッドの
前記特性をキャンセルするように働き、結果として、駆
動電圧にかかわりなく、アクチュエータ駆動の立ち上が
り時間、立ち下がり時間が略一定に保たれ、安定して一
定のタイミングで、インクが充填されたインク室から、
ノズルを通じてインク液滴が噴射される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に沿って説明する。
【００１８】図１は本発明に係る印字ヘッドの駆動回路
を示す電気回路図である。図１において、印字ヘッドの
駆動回路１は、印字ヘッドに印加する駆動波形を出力す
る出力素子である充電用の電界効果型トランジスタ２及
び放電用の電界効果型トランジスタ３と、該両トランジ
スタ２，３を駆動する素子駆動回路４とを備え、印字ヘ
ッドは、両トランジスタ２，３から出力される駆動波形
にて駆動され、インクが充填されたインク室から、ノズ
ルを通じてインク液滴を噴射させるものである。
【００１９】前記印字ヘッドは、圧電素子からなり印加
される駆動電圧の増加と共に静電容量が増加する正の特
性（例えば２．４％／Ｖ）を有するアクチュエータを有
し、図１においては、インクジェットプリンタの印字ヘ
ッド（アクチュエータ）の等価回路であるコンデンサ５
として表されている。
【００２０】前記素子駆動回路４の出力端子４ａ，４ｂ
は、両トランジスタ２，３のゲート端子に接続され、充
電用の電界効果型トランジスタ２のソース端子は電源に
接続され、ドレイン端子は、一方の端子が接地されたコ
ンデンサ５の他方の端子に接続されている。
【００２１】放電用の電界効果型トランジスタ３のソー
ス端子は接地され、ドレイン端子が、前記コンデンサ５
の他方の端子に接続されている。すなわち、放電用の電
界効果型トランジスタ３のドレイン端子は、充電用の電
界効果型トランジスタ２のドレイン端子と共に、印字ヘ
ッドの等価容量であり両トランジスタ２，３により駆動
するコンデンサ５の他方の端子に接続されている。
【００２２】前記両トランジスタ２，３は、いずれも、
印加される駆動電圧が高くなると、オン抵抗が低下する
という特性を有する。そのため、前記印字ヘッドの前記
特性をキャンセルするように、駆動電圧が高くなると前
記駆動波形の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を短く
する特性を有している。
【００２３】また、前記素子駆動回路４は、駆動電圧が
高くなると、前記駆動波形の立ち上がり時間及び立ち下
がり時間が短くなるように前記両トランジスタ２，３を
駆動する特性をもたせている。
【００２４】つまり、前記両トランジスタ２，３と素子
駆動回路４とにより、印字ヘッド（コンデンサ５）を駆
動する駆動回路が構成されている。この駆動回路は、静
電容量が変化しない例えば３６００ｐＦのコンデンサを
負荷とした場合には、図２に示すように、印加電圧が高
くなると、アクチュエータ駆動の立ち上がり時間Ｔｒ及
びアクチュエータ駆動の立ち下がり時間Ｔｆが短くなる
ようにされている。
【００２５】よって、上記の構成すれば、印字ヘッドの
アクチュエータであるコンデンサ５は、印加される駆動
電圧の増加と共に静電容量が増加する特性を有するが、
両トランジスタ２，３及び素子駆動回路４を備える印字
ヘッドの駆動回路は、前述したように駆動電圧が高くな
ると前記駆動波形の立ち上がり時間及び立ち下がり時間
を短くする特性を有することから、前記印字ヘッドの前
記特性をキャンセルするように働き、結果として、アク
チュエータ駆動の立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間
Ｔｆが広範囲にわたって略一定に保たれることになる。
例えば３６００ｐＦのピエゾ素子（ＰＺＴ）の場合、図
３に示すように、１３Ｖ〜３０Ｖの範囲において、アク
チュエータ駆動の立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間
Ｔｆが略一定に保たれることがわかる。
【００２６】前記実施の形態においては、出力素子であ
る充電用の電界効果型トランジスタ２と放電用の電界効
果型トランジスタ３とが、印加電圧が高くなるとオン抵
抗が低下するという特性を有するとともに、素子駆動回
路４が、印加電圧が高くなると、前記駆動波形の立ち上
がり時間及び立ち下がり時間が短くなるように前記出力
素子を駆動する特性を有するようにすることで、図２に
示す特性を発揮するようにしているが、出力素子及び素
子駆動回路の両方がそのような特性を備えている必要は
なく、いずれか一方のみがそのような特性を有している
だけでも、図２に示す特性を発揮するようにして、印字
ヘッドの前記特性をキャンセルして、アクチュエータ駆
動の立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆが略一定
に保たれるようにすることが可能であるのはいうまでも
ない。
【００２７】前記実施の形態においては、出力素子とし
て、電界効果トランジスタを使用しているが、それに代
えて、ＮＰＮ型又はＰＮＰ型のトランジスタを使用して
も、同様の効果を発揮するのはいうまでもない。
【００２８】前記実施の形態においては、圧電素子を用
いたアクチュエータである印字ヘッドの駆動回路に適用
したものについて説明しているが、そのほか、静電容量
が駆動電圧によって変化するアクチュエータの駆動回路
であれば適用することができ、例えば超音波モータ等の
駆動回路に適用することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【００３０】請求項１の発明は、印加される駆動電圧の
増加と共に静電容量が増加する特性を有するアクチュエ
ータに対し、駆動電圧が高くなると、立ち上がり時間及
び立ち下がり時間を短くする特性を有する駆動波形を印
加するようにしているので、前記駆動波形が、前記アク
チュエータの前記特性をキャンセルするように働き、結
果として、印加される駆動電圧にかかわりなく、アクチ
ュエータ駆動の立ち上がり時間、立ち下がり時間が略一
定に保持することが可能となる。
【００３１】請求項２の発明は、出力素子として、駆動
電圧が高くなるとオン抵抗が低下するという特性を有す
る充電用トランジスタ及び放電用トランジスタを用いて
いるので、前記アクチュエータの前記特性をキャンセル
する特性を有する駆動波形を出力することができる。
【００３２】請求項３の発明は、素子駆動回路として、
駆動電圧が高くなると、駆動波形の立ち上がり時間及び
立ち下がり時間が短くなるように前記出力素子を駆動す
る特性を有するものを用いているので、前記アクチュエ
ータの前記特性をキャンセルするように働く駆動波形を
出力することができる。
【００３３】請求項４の発明は、駆動電圧が高くなると
前記駆動波形の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を短
くする特性を有するので、駆動電圧の増加と共に静電容
量が増加する特性を有するアクチュエータとしての印字
ヘッドに対し、前記印字ヘッドの前記特性をキャンセル
するように働き、結果として、印加される駆動電圧にか
かわりなく、安定して、インクが充填されたインク室か
らノズルを通じてインク液滴を噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアクチュエータ（印字ヘッド）の
駆動回路の回路図である。
【図２】静電容量が変化しないコンデンサ（例えば３６
００ｐＦ）を負荷とした場合における駆動電圧と、アク
チュエータ駆動の立ち上がり時間、立ち下がり時間との
関係を示す図である。
【図３】ピエゾ素子（例えば３６００ｐＦ）を負荷とし
た場合における駆動電圧と、アクチュエータ駆動の立ち
上がり時間、立ち下がり時間との関係を示す図である。
【図４】従来例の駆動回路の回路図である。
【図５】印加される駆動電圧の変遷状態を示すタイムチ
ャート図である。
【符号の説明】
１ 印字ヘッドの駆動回路 ２ 充電用の電界効果型トランジスタ ３ 放電用の電界効果型トランジスタ ４ 素子駆動回路 ５ コンデンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 印加される駆動電圧の増加と共に静電容
    量が増加する特性を有するアクチュエータを駆動するア
    クチュエータの駆動回路であって、 前記アクチュエータに印加する駆動波形を出力する出力
    素子と、該出力素子を駆動する素子駆動回路とを備え、 前記アクチュエータの前記特性をキャンセルするよう
    に、駆動電圧が高くなると前記駆動波形の立ち上がり時
    間及び立ち下がり時間を短くする特性を有することを特
    徴とするアクチュエータの駆動回路。
  2. 【請求項２】 前記出力素子は、充電用トランジスタ
    と、放電用トランジスタとを有し、該両トランジスタ
    は、駆動電圧が高くなるとオン抵抗が低下するという特
    性を有するものであるところの請求項１記載のアクチュ
    エータの駆動回路。
  3. 【請求項３】 前記素子駆動回路は、駆動電圧が高くな
    ると、前記駆動波形の立ち上がり時間及び立ち下がり時
    間が短くなるように前記出力素子を駆動する特性を有す
    るものであるところの請求項１記載のアクチュエータの
    駆動回路。
  4. 【請求項４】 前記アクチュエータは、インクジェット
    プリンタの印字ヘッドを構成するもので、電圧の印加に
    より、インクが充填されたインク室から、ノズルを通じ
    てインク液滴を噴射させるものであるところの請求項１
    〜３のいずれかに記載のアクチュエータの駆動回路。
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