JPS62247182A - 電歪振動子ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■技術分野 本発明は、電歪振動子ポンプ装置に関し、特に、電歪振
動子を、入力パルスに対して立上りおよび立下りが遅い
高圧パルスを発生するパルス増幅器の出力パルスで振動
付勢する、？ｌ！歪振励振動子ポンプ歪振動子駆動回路
に関する。

■従来技術 例えばインクジェット記録装置において、インクジェッ
トヘッドのインク加圧装置に電歪振動子ポンプが用いら
れる。ｆ！！歪振励振動子ポンプの駆動回路は、例えば
、特開昭５９−７４３８１号公報に開示されている。

この種の電歪振動子ポンプは、例えば、第３図に示すよ
うな断面構造のもので、吸入弁１．排出弁２．液室３．
電歪振動子４．およびダイヤフラム５を有し、液室３に
接したダイヤフラム５には電歪振動子４が接着されてい
る。電歪振動子４に例えばプラス高電圧を印加すると、
電歪振動子４が液室３に対して凸形に反りこれに伴って
ダイアフラム５が液室３のインクを加圧する。高電圧を
除去（電歪振動子４をアース接続）すると電歪振動子４
が原形に復帰し、このとき液室３に負圧が加わる。電歪
振動子４にマイナス高電圧を加えると電歪振動子４が液
室３に対して凹形に反りこれに伴ってダイアフラム５が
液室３に負圧をかける。

したがって、電歪振動子４に交番電圧又は脈動電圧を印
加することにより、液室３には交互に正圧と負圧が加わ
る。正圧が加わっているときには排出弁２が開いて液室
３内の液体が外部に吐出され、負圧が加わっているとき
吸入弁１が開いて液室３内に外部から液体が吸入される
。ここで、吸入弁１および排出弁２は、ステンレス薄板
等のバネ性を有する薄板でできており、常時はバネ圧で
流路を閉じており、液室３の液圧が負圧になった時に吸
入弁１が開き、正圧になった時に排出弁２が開くように
なっている。

この電歪振動子６に立上りおよび立下がりが怠慢なパル
ス電圧を印加すると、電歪振動子６の振動が急峻で、吸
引行程時の負圧の発生が大きく、電歪子ポンプの液室中
に気泡が発生してしまう。

このため、Ｗ１歪振動子ポンプの電歪振動子を駆動する
駆動電圧波形は、その立上り、立下りを滑らかにするの
が好ましい。

関数発生器（例えばＲＯＭ）より、サイン波。

三角波２台形波等の立上りおよび立下りが滑らかな脈流
電圧を発生するためのデジタルデータを読み出してＤ／
Δコンバータに与え、Ｄ／Δコンバータのアナログ信号
、すなわち該脈流電圧を高圧増幅器に印加することによ
り、電歪振動子が滑らかに駆動される。ポンプ圧（又は
ポンプ吐出流量）は、関数発生器より発生するデジタル
データに所要値を加算することにより、又は所要値を減
算することにより、もしくは、Ｄ／Ａコンバータと高圧
増幅器の間にアナログ加算器又は減算器を介挿してこれ
により所要値を加／減算することにより、調整し得る。

しかし、駆動回路の電気回路要素が多くなると共に、高
圧増幅回路がアナログ回路となるので、線形特性、絶縁
、温度特性等が問題となり、これらを満足させるには高
圧増幅回路が極めて複雑かつ高価のものとなる。

そこで前記特開昭５０−７４３８１号公報の発明におい
ては、電歪振動子を、入力パルスに対して立上りおよび
立下りが遅い高圧パルスを発生するパルス増幅器の出力
パルスで付勢するようにしている。

該パルス増幅器は、ＣＲ時定数要素としての抵抗と高圧
スイッチング素子を主体とするスイッチング回路である
。ＣＲ時定数要素としての抵抗は電歪振動子の容量Ｃと
共に時定数回路を梼成し、これにより、入力パルスに応
答してスイッチングされた高圧パルスが、立上りが遅く
かつ立下りが遅い形のなまったパルスの形で電歪振動子
に加わる。

この従来技術によれば、パルス増幅器の構成は簡単であ
り線形特性および温度特性が実質上問題となることはな
く、また、絶縁対策も簡単である。

しかしながら、パルス増幅器がスイッチング回路でもあ
るので、ポンプ圧を調整するためには、パルス増幅器と
高圧電源又はＷ！電歪振動子の間に高電圧調整回路を付
加しなければならない。したがってポンプ圧調整を行な
うようにするためには。

新たな回路要素を要すると共に、高電圧調整回路の絶縁
が大変であるという問題と、高電圧調整回路は微細な調
整には不向きであるので、微細な調整をし難いという問
題も生ずる。

■目的 本発明は、前記特開昭５！］　−７４３８１号公報に開
示の如きの、電歪振動子ポンプの電歪振動子を、入力パ
ルスに対して立上りおよび立下りが遅い高電圧パルスを
発生するパルス増幅器で付勢する電歪振動子ポンプ装置
、の改良に関し、格別に高電圧調整回路を要せずしてポ
ンプ圧調整を可とすることを目的とする。

■構成 前記特開昭５９−７４３８１号公報に開示の如きの。

電歪振動子ポンプの電歪振動子を、入力パルスに対して
立上りおよび立下りが遅い高電圧パルスを発生するパル
ス増幅器で付勢する電歪振動子ポンプ装置においては、
該パルス増幅器の入力パルスの幅を、立上り時定数より
も短い領域に設定し、該幅をｉｌ整することにより電歪
振動子に加わる電圧が調整される。なぜならば、入力パ
ルスがパルス増幅器に加っている間、パルス増幅器の出
力電圧が次第に高くなり、入力パルスが立下った所で出
力電圧が降下を始めるからである。しかしながらこれに
よれば、電歪振動子に付勢電圧が加っている時間があま
りにも短く、電歪振動子は十分な加圧をしない。

そこで本発明においては、入力パルスの幅を調整して電
歪振動子に加わる電圧を調整すると共に、該入力パルス
に引続いて、電歪振動子に加わる電圧を実質上そのまま
の値に維持するための高周波パルスを、電歪振動子の加
圧効果が表われるに十分な時間継続してパルス増幅器に
加える構成とする。すなわち本発明の電歪振動子ポンプ
装置は、前記特開昭５９−７４３８１号公報に開示のも
のと同様に、電歪振動子ポンプ；および、出力端が電歪
振動子ポンプの電歪振動子に接続され、Ｃ，Ｒ時定数要
素の内の少くとも抵抗要素を有し、入力端に印加される
パルス入力を増幅しパルス入力よりも立上りおよび立下
がりが遅い出力を発生するパルス増幅器；を備えるとも
に、 ポンプ圧指示入力手段；ポンプ圧指示入力に対応したパ
ルス幅の第１パルス信号を発生する第１パルス信号発生
手段；第１パルス信号よりも周波数が高い第２パルス信
号を発生する第２パルス信号発生手段；加圧付勢時間指
示手段；および、第１パルスｆｎ号の立上りを起点に、
指示された加圧付勢時間の間、第１パルス信号と第２パ
ルス信号をこの順に上記パルス増幅器の入力端に与える
パルス処理手段；を備えるものとする。

これによれば、第１パルスがパルス増幅器に加っている
間、パルス増幅器の出力電圧が次第に上昇し、第１パル
スが立下ると、そこでパルス増幅器には第２パルスがパ
ルス増幅器に加って、この第２パルスは周波数が高いの
でパルス増幅器の出力は第２パルスに応答して降下およ
び上昇を繰り返して実質上一定となる。そして第２パル
スが速断えると、パルス増幅器の出力は連続して降下を
始める。したがって電歪振動子には、第１パルスのパル
ス幅の間次第に上昇し、続いて第２パルスが加っている
間略一定となり、第２パルスが無くなると次第に降下す
る電圧が加り、電歪振動子は第１パルスと第２パルスが
パルス増幅器に与えられている間、加圧を継続し、十分
な加圧時間が得られる。逆に言うと、第２パルス印加時
間で十分な加圧付勢時間をもたらす。この加圧付勢時間
中の電歪振動子への印加電圧、すなわちポンプ圧は。

第１パルスのパルス幅、すなわち、ポンプ圧指示入力手
段の指示値、に対応したものであるので。

ポンプ圧指示入力手段でポンプ圧が調整されることにな
る。

電歪振動子ポンプは、他のポンプと同様に加圧付勢時間
も調整可能であるのが好ましく、また、第１パルスのパ
ルス幅に対する電歪振動子付勢電圧の相関も調整可能で
あるのが好ましい。そこで本発明の詳細な説明する実施
例では、加圧付勢時間も調整するために加圧付勢時間指
示入力手段を備え、かつ、第１パルスのパルス幅に対す
る電歪振動子付勢電圧の相関も調整するために、パルス
増幅器の出力の立上りおよび立下りの遅延をもたらす抵
抗は、可変抵抗としている。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した、以下
の実施例の説明より明らかになろう。

第１図に本発明の第一実施例を示す、８が電歪振動子ポ
ンプの駆動周波数に対応する。定低周波（例えば５０Ｈ
２）の短幅パルスａを発生する発振器であり、９ａが電
歪振動子ポンプの加圧時間を設定するモノマルチバイブ
レータであって、これらにより第１パルス信号発生器が
構成されている。

モノマルチバイブレータ９ａに接続された可変抵抗９ｂ
は、ポンプ圧を指示するためのものである７モノマルチ
バイブレータ９ａは１発振器８が発生する定低周波の短
幅パルスａでトリガーされて、可変抵抗９ｂの抵抗値で
定まるパルス幅の広幅パルスｂを発生する。

１１は高周波発振器であり、第２パルス信号発生器とし
て用いられており、短幅パルスａよりも高い周波数（例
えば１００に１１ｚ）の高周波パルスｄを発生する。

加圧時間（加圧付勢時間）を設定するための第２のモノ
マルチバイブレータ１０ａにも短幅パルスａが印加され
る。モノマルチバイブレータｌｏａは、短幅パルスａで
トリガーされて、広幅パルスｂよりも幅が広い、可変抵
抗器Ｊｏｂの抵抗値で定まるパルス幅の、広幅パルスＣ
を発生する。

この広幅パルスＣと高周波パルスｄがアンドゲート１２
に与えられ、アンドゲート１２が、広幅パルスＣの高レ
ベルＨの間、高周波パルスｄを出力する。これがアンド
ゲート１２の出力パルスｅである。アンドゲート１２の
出力パルスｅと、広幅パルスｂが、オアゲート１３を通
してパルス増幅器７に与えられる。パルス増幅器７の出
力ｇは第３図に示す電歪振動子ポンプ６の電歪振動子４
に印加される６ 第２図にパルス増幅器７の構成を示す。パルス増幅器７
は、スイッチングトランジスタＴＲＩ。

ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４を中心に構成されており。

ＴＴＬレベルのパルス信号がトランジスタＴＲＩに加わ
り、トランジスタＴＲ２を経て、トランジスタＴＲ３，
ＴＲ４により、振幅値が＋Ｅ１ボルトと−Ｅ２ボルトの
間で変化する高電圧パルスを得る。この高電圧パルスは
可変抵抗器ＶＲＩとダイオードＤ１の並列回路を介して
、容量性の電歪振動子４に加えられる。このため、トラ
ンジスタＴＲ３がオンで、パルス増幅器７から電歪振動
子４に加えられるパルス振幅が＋Ｅ１ボルトであるとき
、電歪振動子４に加えられる駆動電圧波形は可変抵抗器
ＶＲＩの抵抗値と電歪振動子４の容量とにより、立上り
に時定数を有する電圧波形となる。したがって、この立
上り時定数は可変抵抗器ｖＲ１の抵抗値を変更すること
により定められる。

また、トランジスタＴＲ４がオンで、パルス増幅器７か
ら電歪振動子４に加えられるパルス振幅が−Ｅ２ボルト
であるとき、駆動電圧波形はダイオ−ドＤ１を介して電
歪振動子４に加えられ、電源端子−Ｅ２とトランジスタ
ＴＲ４との間に挿入された可変抵抗器ＶＲ２の抵抗値と
電歪振動子４の容量とにより、立下りに時定数を有する
電圧波形となる。したがって、この立下り時定数は可変
抵抗ＦａＶＲ２の抵抗値を変更することにより定められ
る。このように、パルス増幅器７は駆動パルス幅信号ｆ
を入力して、立上り、立下りに時定数を有する駆動電圧
波形ｇを得て、ｆｌｔ歪振励振動子ポンプ歪振動子４に
その駆動電圧を与える。

したがって、パルス増幅器７から与える電歪振動子４に
印加する駆動電圧波形ｇは立上り、立下りに時定数を有
するもので、一種の積分波形となる。このため、このパ
ルス増幅器７に与える駆動パルス幅信号ｆの時間幅、特
に加圧サイクルの加圧時間幅を変化することにより、そ
の駆動電圧波形ｇの最大振幅電圧値を変化することがで
き、電歪振動子４に加わる印加電圧を制御して電歪振動
子４の変位量を制御することができる。これにより電歪
振動子ポンプから吐出す液体の吐出圧または吐出流景を
制御することができる。

第４図に、第１図に示す回路の各部の電気信号を示す。

パルス発振器８が発生するパルスａの周期をＴとし、モ
ノマルチバイブレータ９ａが発生するパルスｂのパルス
幅をｔ　（ｊｌ＋　　ｉ２ｔ　　”３＋・・・・）とし
、モノマルチバイブレータ１０ａが発生するパルスＣの
パルス幅をＴ１とすると、パルス増幅器７が電歪振動子
４に印加する加圧付勢電圧ｖ　（Ｖｔ　、　ｖ２　、　
ｙ、　、・・・・）は、モノマルチバイブレータ９ａが
発生するパルスｂのパルス幅のｔ　　（ｔｌｗ　　ｉ２
＋　　ｉ３＋・・・・）に対応した値となる。このパル
ス幅ｔは可変抵抗９ｂで微細に調整設定できる。

オアゲート１３の出力パルスｆは、パルス増幅器７を介
して電歪振動子４を駆動する。電歪振動子４に印加され
るパルス増幅器７がらの駆動電圧波形ｇは時定数により
、滑らかに立上り、アイドル時間は微小な立下り、立上
りを繰返すが、電歪振動子ポンプ６の中の液体が応答し
ない程度の単時間周期であるので、電歪振動子ポンプの
吐出。

吸引に影響しない。

この実施例では、ポンプ６（第３図）の吐出付勢期間が
Ｔ１となり、ＴＩ−ｔｌが実質上付勢電圧が一定に維持
されるアイドル時間であり、Ｔ　−Ｔ１が吸入期間であ
る。吐出付勢電圧Ｖは可変抵抗９ｂの抵抗値で、また吐
出期間と吸入期間の比Ｔ＋／（Ｔ−Ｔｔ）は可変抵抗１
０ｂの抵抗値で定まる。したがって、モノマルチバイブ
レータ９ａの可変抵抗９ｂの設定を変え、パルス幅ｔを
変えれば、駆動電圧波形ｇの加圧付勢電圧Ｖが変化し電
歪振動子ポンプのポンプ圧力を制御することができる。

電歪振動子ポンプの駆動周波数を定める発振器８の発振
周波数は５０　Ｈｚ程度、アイドル時間Ｔ１−ｔの高周
波振動パルスを発生する発振器１１の発振周波数は１０
　ｋ　ｔｌ　ｚ程度が良い。

第５図に本発明の第二実施例を示す、この実施例では、
パルス発振器２０で第２パルスｄを発生し１分周器３０
で第２パルスｄを分周してインバータ２７で反転して短
幅パルスａを発生する０分周器３０は８ビツトカウンタ
２１と、そのカウントデータが設定範囲のときのみ高レ
ベルＨ（パルスａ）を発生するナントゲート２６で構成
されている。

第１プリセットカウンタ２２は、パルスａをロード指示
信号として受けてそれを起点にカウントを開始してパル
スｄをカウントし、スイッチ２３で設定された２進コー
ドが示す数をカウントしたときにカウントオーバを示す
信号を発生して第１フリップフロップ２８をリセットす
る。この第１フリップフロップ２８はパルスａでセット
される。

第１フリップフロップ２８のＱ出力が第４図に示すパル
スｂに相当し、このパルス幅はスイッチ２３の設定で定
まる。

第２プリセットカウンタ２４は、パルスａをロード指示
信号として受けてそれを起点にカウントを開始してパル
スｄをカウントし、スイッチ２５で設定された２進コー
ドが示す数をカウントしたときにカウントオーバを示す
信号を発生して第２フリップフロップ２９をリセットす
る。この第２フリップフロップ２９はパルスａでセット
される。

第２フリップフロップ２９のＱ出力が第４図に示すパル
スＣに相当し、このパルス幅はスイッチ２５の設定で定
まる。パルスｄとＣがアンドゲート１２に与えられ、ア
ンドゲート１２の出力ｅとパルスｂがオアゲート１３に
与えられて、オアゲート１３の出力ｆが、第２図に示す
構成のパルス増幅器７に与えられる。

この第二実施例の各部の電気信号も第４図に示す形とな
り、この実施例では、スイッチ２３で設定する２進デー
タによりパルスｂの幅ｔ（ｔｔｙｊ２ｔｉ３＋・・・・
）が定まり、結局、電歪振動子４に印加する加圧付勢電
圧ｖ　（Ｖｔ　、　ｖ２　、　ｖ、　。

・・・・）が定まる。また、スイッチ２５で設定する２
進データによりパルスＣの幅Ｔｌ、つまりは吐出付勢時
間Ｔｌが定まる。

なお第１図に示す第一実施例においては、可変抵抗９ｂ
およびｌｏｂの接続部に、それぞれ他のアナログ信号発
生手段よりポンプ圧指示アナログ信号および吐出付勢時
間指示アナログ信号を印加するようにしてもよい、また
、第５図に示す第二実施例においては、スイッチ２３お
よび２５を省略して、それぞれ他の２進コード発生手段
よりポンプ圧指示データおよび吐出付勢期間指示データ
を印加するようにしてもよい。

■効果 以上の通り本発明では、ポンプ圧指示入力手段と第１パ
ルス信号発生手段で、パルス増幅器の出力電圧を調整す
るので、パルス増幅器に格別に変更を要せず、構成が簡
単なパルス増幅器を用い得る。ポンプ圧指示入力手段と
第１パルス信号発生手段による第１パルスの幅の微細調
整は、それらをアナログ回路要素としても、またデジタ
ル電気要素としても、ＴＴＬレベルの信号処理であるの
で１通常のパルス幅制御技術分野で周知の通り。

極く容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は第１図に示すパルス増幅器７の構成を示す電気
回路図、第３図は第１図に示す回路で付勢される電歪振
動子ポンプの構成を示す断面図、第４図は第１図に示す
回路各部の電気信号を示すタイムチャートである。 第５図は本発明の第二実施例の構成を示すブロック図で
ある。 １：吸入弁　　　　　　　２：排出弁 ３：液室　　　　　　　　４：電歪振動子５：ダイアフ
ラム　　　　６：ｆｔｔ歪振動子ポンプ７：パルス増幅
器　　　　８：定低周波パルス発振器９ａ：第１モノマ
ルチバイブレータ （第１パルス信号発生手段） ９ｂ：可変抵抗（ポンプ圧指示入力手段）１０ａ：第２
モノマルチバイブレータ （加圧付勢時間指示手段） ｔｏｂ　：可変抵抗（加圧付勢時間指示手段）１１：高
周波パルス発振器（第２パルス信号発生手段）１２：ア
ンドゲート（パルス処理手段）１３ニオアゲート（パル
ス処理手段） ２０：高周波パルス発振器　　２１：８ビットカウンタ
２２：第１プリセットカウンタ （２０，２１、２２，２８，３０：第１パルス信号発生
手段）２３：スイッチ （ポンプ圧指示入力手段、デジタルデータ入力手段）２
４：第２プリセットカウンタ （２４，２９：第２パルス信号発生手段）２５：スイッ
チ（加圧付勢時間指示手段）２６：ナンドゲート　　　
　　２７：インバータ２８：第１フリップフロップ　２
９：第２フリップフロップ３０：分局器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）電歪振動子ポンプ； 出力端が電歪振動子ポンプの電歪振動子に接続され、Ｃ
   、Ｒ時定数要素の内の少くとも抵抗要素を有し、入力端
   に印加されるパルス入力を増幅しパルス入力よりも立上
   りおよび立下がりが遅い出力を発生するパルス増幅器； ポンプ圧指示入力手段； ポンプ圧指示入力に対応したパルス幅の第１パルス信号
   を発生する第１パルス信号発生手段；第１パルス信号よ
   りも周波数が高い第２パルス信号を発生する第２パルス
   信号発生手段； 加圧付勢時間指示手段；および、 第１パルス信号の立上りを起点に、指示された加圧付勢
   時間の間、第１パルス信号と第２パルス信号をこの順に
   上記パルス増幅器の入力端に与えるパルス処理手段； を備える電歪振動子ポンプ装置。
2. （２）第１パルス信号発生手段は、定低周波の短幅パル
   スを発生するパルス発振器および該短幅パルスでトリガ
   ーされて広幅パルスを発生する第１モノマルチバイブレ
   ータでなり； ポンプ圧指示入力手段は、該モノマルチバイブレータの
   、出力パルス幅を設定する可変抵抗である； 前記特許請求の範囲第（１）項記載の、電歪振動子ポン
   プ装置。
3. （３）第２パルス信号発生手段は、定低周波の短幅パル
   スよりも高周波の高周波パルスを発生する高周波パルス
   発生器であり； 加圧付勢時間指示手段は、前記定低周波の短幅パルスで
   トリガーされて、第１モノマルチバイブレータが発生す
   るパルスのパルス幅よりも広いパルスを発生する第２モ
   ノマルチバイブレータであり； パルス処理手段は、第２モノマルチバイブレータがパル
   スを発生している間の前記高周波パルスと、第１モノマ
   ルチバイブレータの発生パルスを共に前記パルス増幅器
   に与えるゲート回路である、前記特許請求の範囲第（２
   ）項記載の、電歪振動子ポンプ装置。
4. （４）第１パルス信号発生手段は、高周波パルスを発生
   するパルス発振器、この高周波パルスをカウントして定
   低周波パルスを発生する分周器、該定低周波パルスに応
   答してカウントを開始して該高周波パルスをカウントす
   る第１プリセットカウンタ、該定低周波パルスでセット
   され第１プリセットカウンタのカウントオーバ信号でリ
   セットされる第１フリップフロップでなり； ポンプ圧指示入力手段は、第１プリセットカウンタにプ
   リセットデータを与えるデジタルデータ入力手段でなる
   ；前記特許請求の範囲第（１）項記載の、電歪振動子ポ
   ンプ装置。
5. （５）第２パルス信号発生手段は、前記定低周波パルス
   に応答してカウントを開始して前記高周波パルスをカウ
   ントする第２プリセットカウンタ、および、前記定低周
   波パルスでセットされ第２プリセットカウンタのカウン
   トオーバ信号でリセットされる第２フリップフロップで
   なる、前記特許請求の範囲第（４）項記載の、電歪振動
   子ポンプ装置。
6. （６）前記パルス増幅器は、電振動歪子の容量Ｃと共に
   ＣＲ時定数回路を構成する可変抵抗と、該可変抵抗と定
   電圧源の間をパルス入力に応じてスイチングするスイッ
   ング素子を有する前記特許請求の範囲第（１）項、第（
   ２）項、第（３）項、第（４）項又は第（５）項記載の
   電歪振動子ポンプ装置。