KR100654163B1 - 압전 액추에이터의 구동장치 - Google Patents

Abstract

압전 액추에이터의 구동장치에 있어서, 부품수의 감소, 압전 액추에이터의 고속 전환, 장치 전체의 저소비전력의 유지를 가능하게 한다. 전원선(19,21)의 도중에 전류 제한용의 공통 저항(Ra,Rb)을 삽입한다. 전원선(19,21)에서 공통 저항(Ra,Rb)보다 전원측에 포토 트랜지스터(Q1~Q8)를 접속한다. 압전 액추에이터(1a~1h)는, 공통 저항(Ra,Rb)에서 전원측과는 반대측의 단자(Sa,Sb)나, 포토 트랜지스터(Q1~Q8)의 접속점에 접속한다. 발광 다이오드(D1~D8)를 포토 트랜지스터(Q1~Q8)에 근접 배치하고, 전환 제어부(25)로 발광 다이오드(D1~D8)를 전환해 통전한다. 전환 제어부(25)는, 압전 액추에이터(1a~1h)의 온 동작에 따르는 충전이 70%에 달하는 기간이 경과했을 때, 다음 압전 액추에이터(1a~1h)에 대응하는 발광 다이오드(D1~D8)를 중복해서 도통 제어한다.

압전 액추에이터, 구동장치, 압전판, 기구부품, 구동 전압, 공통 저항

Description

압전 액추에이터의 구동장치{DRIVER OF PIEZOELECTRIC ACTUATOR}

본 발명은 압전 액추에이터의 구동장치에 관한 것이고, 특히, 직접 또는 간접적으로 부착된 복수의 기구부품을 각각 기계적으로 움직이는 복수의 압전 액추에이터를 전환 구동하는 압전 액추에이터의 구동장치의 개량에 관한 것이다.

종래, 압전 액추에이터(1)는, 예를 들면 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 장방형의 도전성 플레이트(3)의 대향면에 얇은 압전판(5,7)을 부착하고, 각 압전판(5)에 있어서의 플레이트(3)에 접촉하지 않는 대향 표면에 전극(5a,7a)을 설치함과 동시에 그 플레이트(3)를 공통 전극으로서 구성하고, 플레이트(3)의 길이 방향의 일단(동 도면 중 좌단)을 한쪽 지지하는 한편, 타단(동 도면 중 우단)을 개방단으로 한 구성으로 되어 있다. 또한, 도 5에 있어서 압전 액추에이터(1)의 지지부재의 도시는 생략하였다(도 6 참조).

이 압전 액추에이터(1)는, 압전판(5,7)의 분극 방향에 따라, 예를 들면 플러스 단자(P1)와 공통단자(P3) 사이(압전판(5)의 전극(5a)과 플레이트(3) 사이)에 플러스 전위(+)를 인가하면, 플레이트(3)가 굴곡해서 예를 들면 도 5중 파선으로 도시하는 바와 같이 개방단이 상방향으로 변위한다.

한편, 공통단자(P3)와 마이너스 단자(P2) 사이(플레이트(3)와 타방의 압전판 (7)의 전극(7a) 사이)에 마이너스 전위(-)를 인가하면, 예를 들면 동 도면 중 1점쇄선으로 도시하는 바와 같이 개방단이 하방향으로 변위한다.

그리고, 압전 액추에이터(1)는, 그러한 압전 현상에 의한 굴곡운동을 이용해서 여러가지 구동원, 예를 들면 편기(編機)의 편성침(編成針)의 선침(選針) 구동원으로서 사용할 수 있다.

즉, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 가늘고 긴 절연성의 상자형 케이스(9)내의 그 한편의 측벽(9a)에, 상기한 복수의 압전 액추에이터(1)(도면 중 1a,1b,1c, 1d,1e,1f,1g,1h로 나누어서 나타낸다)를 서로 소정의 간격을 두고 평행하게 일단을 한쪽 지지시키고, 개방단으로서의 타단을 케이스(9)의 대향하는 측벽(9b)에 설치한 조작구멍(11)에 유격을 가지고 삽입하고, 그 타단에 고정된 기구부품으로서의 조작편(13)을 그 조작구멍(11)으로부터 유격을 가지고 돌출시킨 구성으로 되어 있다.

케이스(9)에 지지된 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)(조작편(13)을 포함한다)는 전부 동일하고, 도 7은 케이스(9)의 측벽(9b) 즉 조작편(13)의 선단측에서 케이스(9)를 본 도면이다.

이러한 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)에 대하여, 전원부(15)로부터의 플러스·마이너스의 직류구동 전압을 제어기(17)를 통해서 인가하면, 각 압전 액추에이터(1a~1h)가 굴곡하고, 케이스(9)의 조작구멍(11)으로부터 돌출하는 조작편(13)이 변위 하기 때문에, 조작편(13)에 의해 도면에 나타나 있지 않은 선침 레버(기구부품)를 움직이게 한다.

그리고, 제어기(17)에 의해 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)에 대한 구동 전압을 전환 선택함으로써, 예를 들면 편기의 편성침의 선침 구동장치로서 사용할 수 있다.

이 종류의 압전 액추에이터에 관한 일반적인 특허문헌을 들면, 특허문헌 1(일본 특개평5-302251호)이 있다.

또한, 제어기(17)에 의한 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)에의 구동 전압을 제어하는 구성으로서는, 도 8 에 나타나 있는 바와 같은 구성이 고려된다.

즉, 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)에 대응해서 직렬 접속된 포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8)를 사용하고, 플러스측 전원선(19)으로부터 저항(R1)을 통해서 일방의 포토 트랜지스터(Q1)의 컬렉터를 접속하고, 타방의 포토 트랜지스터(Q2)의 이미터를 저항(R2)을 통해서 마이너스측 전원선(21)에 접속한다.

압전 액추에이터(1a)에 있어서의 플러스 단자(P1)를 플러스측 전원선(19)에 접속하고, 마이너스 단자(P2)를 마이너스측 전원선(21)에 접속하고, 포토 트랜지스터(Q1,Q2)의 접속점을 그 압전 액추에이터(1a)의 공통단자(P3)에 접속한다.

마찬가지로, 포토 트랜지스터(Q3~Q8)에 대해서도 저항(R3~R8)을 통해서 플러스측 전원선(19)이나 마이너스측 전원선(21)에 접속하는 동시에, 압전 액추에이터(1b~1d)에 관해서도 포토 트랜지스터(Q3~Q8)의 접속점 및 플러스측 전원선(19)이나 마이너스측 전원선(21)에 접속한다.

또한 직렬 접속된 포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8)에 대하여, 직렬 접속된 발광 다이오드(D1과 D2, D3과 D4, D5과 D6, D7과 D8)를 대응 시켜서 근접 배치한다.

전환 제어부(23)에 의해 그들 발광 다이오드(D1~D8)를 선택적으로 통전함으로서 발광시키고, 상기한 압전 액추에이터의 구동장치가 형성된다.

도 8에 있어서, 포토 트랜지스터(Q1~Q8), 발광 다이오드(D1~D8) 및 전환 제어부(23)에 의해, 상기한 제어기(17)가 형성되어 있다.

또한, 도 8에서는, 전환 제어부(23)로부터 1개의 선에서 발광 다이오드(D1~D8)가 접속되어 있지만, 실제로는 발광 다이오드(D1~D8)에 대응시켜서 개별 배선이 되어 있지만, 이해하기 쉽게 하기 위해서 간소화해서 도시되어 있다.

그리고, 복수의 압전 액추에이터(1a~1d) 중, 예를 들면 압전 액추에이터(1a)를 온(ON) 구동시킬 경우에 그 개방단을 상방으로 변위 시키기 위해서는, 전환 제어부(23)에 의해 발광 다이오드(D1)만을 선택적으로 도통 제어하고, 그 선단을 아랫쪽으로 변위 시키기 위해서는 발광 다이오드(D2)만을 선택적으로 도통 제어시킨다.

다른 압전 액추에이터(1b~1d)에 대해서는, 발광 다이오드(D3이거나 D4, D5이거나 D6, D7이거나 D8)에 대해서 어느 한쪽을 선택적으로 도통 제어시키는 점도 같다.

상기한 구성의 압전 액추에이터의 구동장치에 있어서, 포토 트랜지스터(Q1~Q8)와 플러스측 전원선(19) 및 마이너스측 전원선(21)사이에 접속된 저항(R1~R8)은, 포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8) 중 일방으로부터 타방으로 전환할 때, 포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8)의 쌍방이 일시적으로 도통하거나 급격한 전류변화가 발생해서 구동 전류가 커져도, 포토 트랜지스터(Q1~Q8)를 흐르는 구동 전류의 증대를 억제하거나, 구동장치 전체의 소비전력을 높이지 않도록 전류 제한기능을 갖고 있다.

그러나, 상기한 압전 액추에이터의 구동장치에서는, 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)를 온 구동하는 복수의 포토 트랜지스터(Q1~Q8)에 대해서 전류 제한용의 저항(R1~R8)이 각각 접속되어 있기 때문에, 부품수가 많아서 배선도 복잡하고, 비용을 저감하기 어렵고, 생산성도 향상하기 어렵다.

그래서, 플러스측 전원선(19) 및 마이너스측 전원선(21)에 있어서, 제어기(17)까지의 부분에 전류 제한용의 저항을 1개씩 삽입하면, 부품수가 감소해 배선도 간단하게 되는 것 같이 생각되지만, 이하의 이유에 의해 실현되지 않았다.

즉, 편기의 편성침의 선침 구동장치 등에 사용되는 이 종류의 압전 액추에이터(1a~1h)에서는, 그들을 빠른 전환 속도로 구동시키면 빠른 편성침의 변위가 가능해지고, 편성 속도를 향상시키는 것이 가능하다.

예를 들면 압전 액추에이터(1a)의 온(ON) 제어와 동시 또는 직후에 다른 압전 액추에이터(1b)를 온 제어하거나, 온·오프 동작 전환 타이밍을 짧게 하면서 순차적으로 압전 액추에이터(1a~1h)를 온 오프제어 하면, 일시적으로 큰 구동 전류가 흘러 1개 또는 1쌍의 전류 제한용 저항(R)에서는 발열이 크게 되기 쉽다.

이것을 회피하려면, 소비전력이 크고 고가의 저항이 필요하게 되므로, 결국, 소비전력이 크지 않은 저렴한 저항(R1~R8)을 각 압전 액추에이터(1a~1h) 마다 삽입 접속하였다.

본 발명자는, 압전 액추에이터(1a~1h)에 관하여, 그 기능이나 등가 회로에 대해서 주의 깊게 검토했다. 그 결과, 본 발명자는, 압전 액추에이터(1a~1h)가 등가적으로 콘덴서로서의 기능을 갖고, 압전 액추에이터(1a~1h)에 흐르는 구동 전류는 온 제어 직후에서는 크지만 충전 진행에 의해 감소하고, 어느 기간을 경과하면 구동 전류가 미소해지는 동시에 변화도 작은 점에 착안하여, 저항수의 감소와 압전 액추에이터(1a~1h)의 고속전환의 가능한 구성을 찾아내고, 본 발명을 완성되게 했다.

본 발명은 그러한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 복수의 압전 액추에이터를 구동하는 구동장치에 있어서, 구동 전류의 증대를 억제하는 저항의 수를 감소시키는 동시에 복수의 압전 액추에이터의 고속 전환이 가능하고, 장치 전체의 소비전력을 낮게 억제하는 것도 가능한 압전 액추에이터의 구동장치의 제공을 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 압전판을 플레이트에 부착해서 이루어지는 복수의 압전 액추에이터이며, 개개의 그들 압전 액추에이터에 직접 또는 간접적으로 접속하는 기구부품을 기계적으로 가동시키는 복수의 압전 액추에이터와, 그들 각 압전 액추에이터의 압전판에 구동 전압을 인가하기 위해서 전원부에서 뻗은 전원선과, 이 전원선에 직렬로 접속되어 그들 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전류를 소정의 범위에 제한하는 전류 제한용의 공통 저항과, 그 전원선에 의한 각 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전압의 인가를 순차 선택적으로 온 제어하는 제어기를 구비해서 구성되어 있다.

더구나, 복수의 그들 압전 액추에이터는 그 공통 저항에서 상기 전원부와는 반대측에서 전원선에 접속되고 있고, 상기 제어기는, 구동 전압을 인가하는 압전 액추에이터의 압전판이 60%이상 충전된 이후, 다음에 구동하는 압전 액추에이터의 압전판에 구동 전압을 인가하도록 온 제어하는 기능을 갖고 있다.

그리고, 본 발명은, 상기 제어기에 대해서, 구동 전압을 인가한 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전압의 인가중에, 다음에 구동하는 압전 액추에이터의 압전판에 구동 전압을 인가하도록 온 제어하는 기능을 만드는 구성도 가능하다.

또한 본 발명에서는, 상기 공통 저항에서 전원부측에 상기 제어기를 접속하고, 그들 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전압을 온 제어하는 구성이 바람직하다.

도 1은, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 구동장치에 관해 실시형태 예를 도시하는 블록 회로도이다.

도 2는, 압전 액추에이터의 충전 특성예를 도시한 도면이다.

도 3은, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 구동장치의 전환 동작을 설명하는 파형도이다.

도 4는, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 구동장치에 관해 다른 형태 예를 도시하는 블록 회로도이다.

도 5는, 압전 액추에이터의 일반적인 구성을 나타내는 단면도이다.

도 6은, 압전 액추에이터를 응용한 구성 예를 도시하는 단면도이다.

도 7은, 도 6의 요부 측면도이다.

도 8은, 종래의 압전 액추에이터의 구동장치를 나타내는 블록 회로도이다.

이하 본 발명의 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다.

또한, 종래 예와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙인다.

도 1은 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 구동장치에 관해 형태 예를 도시하는 블럭도이다.

도 1에 있어서, 복수의 압전 액추에이터(1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h)는, 예를 들면 상기한 도 5에 나타나 있는 바와 같이 도전성 플레이트(3)의 대향면에 압전판(5,7)을 붙이고, 각 압전판(5,7)의 플레이트(3)에 접촉하지 않는 대향 표면에 전극(5a,7a)을 설치함과 동시에, 플레이트(3)를 각 압전판(5,7)의 공통 전극으로서 형성하고 있고, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 상자형 케이스(9)(도 1에서는 도시 생략)에 한쪽 지지되어 있다.

또한, 도 1에 있어서 압전 액추에이터(1d~1g)의 도시 생략 되어 있지만, 압전 액추에이터(1a,1b,1c)와 마찬가지이다.

플러스측 전원선(19) 및 마이너스측 전원선(21)은, 상기한 도 6에 나타나 있는 바와 같이 전원부(15)로부터 뻗어있고, 예를 들면 +50V~+100V정도의 플러스 직류전원 및 -50V~-100V정도의 마이너스 직류전원을 공급하는 선이며, 도중에 전류 제한용의 공통 저항(Ra,Rb)이 직렬로 삽입 접속되어 있다.

서로 이미터와 컬렉터가 직렬 접속된 포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8)는, 압전 액추에이터(1a~1h)에 대응해서 배치되어 있다.

각 포토 트랜지스터(Q1,Q3,Q5,Q7)의 각 컬렉터는, 공통 저항(Ra)의 전원부측에서 플러스측 전원선(19)에 공통 저항(Ra)을 통해서 직접 접속되어 있다.

포토 트랜지스터(Q2,Q4,Q6,Q8)의 각 이미터는, 공통 저항(Rb)의 전원부측에서 마이너스측 전원선(21)에 접속되어 있다.

포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8)의 접속점은, 압전 액추에이터(1a,1b,1c,~1h)의 공통단자(P3)에 접속되어 있다.

압전 액추에이터(1a,1b,1c,~1h)의 플러스 단자(P1)는, 플러스측 전원선(19)의 공통 저항(Ra)에서 전원부측과 반대측 즉 단자(Sa)에 접속되고, 압전 액추에이터(1a,1b,1c,~1h)의 마이너스 단자(P2)는, 마이너스측 전원선(21)의 공통 저항(Rb)에서 전원부측과 반대측 즉 단자(Sb)에 접속되어 있다.

발광 다이오드(D1과 D2, D3과 D4, D5과 D6, D7과 D8)는 순방향으로 직렬 접속 되어 있다.

발광 다이오드(D1)와 포토 트랜지스터(Q1), 발광 다이오드(D2)와 포토 트랜지스터(Q2), 발광 다이오드(D3)와 포토 트랜지스터(Q3), 발광 다이오드(D4)와 포토 트랜지스터(Q4), 발광 다이오드(D5)와 포토 트랜지스터(Q5), 발광 다이오드(D6)와 포토 트랜지스터(Q6), 발광 다이오드(D7)와 포토 트랜지스터(Q7), 발광 다이오드(D8)와 포토 트랜지스터(Q8)가, 각각 대응해서 근접배치되어 있다.

그들 발광 다이오드(D1과 D2, D3과 D4, D5과 D6, D7과 D8)는, 전환 제어부(25)에 접속되고, 이 전환 제어부(25)에 의해 그들 발광 다이오드(D1~D8)중 어느 하나를 전환해서 통전하여 발광시키게 되어 있다.

또한, 도 1에 있어서도, 전환 제어부(25)로부터 1개의 선에 발광 다이오드(D1~D8)가 접속되어 있지만, 실제로는 발광 다이오드(D1과 D2, D3과 D4, D5과 D6, D7과 D8)에 대응시켜서 개별 배선이 되고 있고, 발광 다이오드(D1~D8)중 어느 하나를 선택해서 발광 제어 가능하게 되고 있는 것은, 도 8과 같다.

예를 들면 전환 제어부(25)가 발광 다이오드(D1)만을 선택적으로 도통 제어하면, 발광 다이오드(D1)로부터의 광을 수광해서 포토 트랜지스터(Q1)가 온 동작하고, 압전 액추에이터(1a)의 압전판(5)(도 1에서는 도시 생략)의 양측에 플러스의 구동 전압이 인가되는 한편, 압전 액추에이터(1a)의 압전판 7(도 1에서는 도시 생략)의 양측에 마이너스의 구동 전압이 인가되어서 이것이 충전되고, 그 개방단(조작편(13))이 상방으로 변위 된다.

전환 제어부(25)가 발광 다이오드(D1과 D3)를 선택적으로 도통 제어하면, 포토 트랜지스터(Q1,Q3)가 온 동작해서 압전 액추에이터(1a,1b)의 개방단(조작편(13))이 상방으로 변위 된다.

그리고, 전환 제어부(25)는, 복수의 발광 다이오드(D1~D8)를 순차 선택적으로 도통 제어시키는 점에도 특징이 있다.

즉, 전환 제어부(25)는, 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)에 대해서, 예를 들면 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 압전 액추에이터(1a)에 구동 전압을 인가하고, 다음에 압전 액추에이터(1b,1c~1h)의 순차적으로 구동 전압 인가를 온 제어하게 되어 있다.

또한, 전환 제어부(25)는, 복(複)압전 액추에이터(1a) (정확하게는 압전판(5,7))이 70% 충전되었을 때, 다음의 압전 액추에이터(1b)에 구동 전압의 인가를 온 제어하고, 압전 액추에이터(1b)에의 구동 전압이 70% 충전되었을 때, 또한 다음 압전 액추에이터(1c)에의 구동 전압의 인가를 온 제어하고, 이후, 순차적으로 이것의 반복 제어하게 되어 있다.

도 2는, 각 압전 액추에이터(1a~1h)에 대해서 구동 전압을 인가했을 때의 충전변화를 나타내는 것이며, 충전율이 70%에 달한 시점(T)에서 다음 압전 액추에이터(1a~1h)에의 구동 전압의 인가가 개시 제어된다.

전환 제어부(25)는, 각 압전 액추에이터(1a~1h)에의 구동 전압의 인가기간(예를 들면 200μ초)을 경과하면, 개별 또는 모든 구동 전압의 인가를 오프 제어하게 되어 있다.

따라서, 각 압전 액추에이터(1a~1h)는, 70% 충전되고 나서 구동 전압의 인가가 오프 제어될 때 까지의 사이, 다음에 온 제어되는 각 압전 액추에이터(1a~1h)가 잇달아 중복해서 온 제어되고, 중복해서 온 제어되는 압전의 액추에이터(1a~1h)가 증가하게 되어 있다.

도 1중의 부호 27은 제어기이며, 상기한 포토 트랜지스터(Q1~Q8), 발광 다이오드(D1~D8), 전환 제어부(25)로부터 형성되고, 전원선(19,21)으로부터 각 압전 액추에이터(1a~1h)의 압전판에의 구동 전압의 인가를 순차 선택적으로 전환 제어하는 상기한 전환 제어부(25)의 기능 등을 갖고 있다.

다음에 이러한 압전 액추에이터의 구동장치에 대해서, 압전 액추에이터 (1a~1h)를 이 순에서 순차적으로 온 제어할 경우를 예로 해서 간단하게 설명한다.

전환 제어부(25)는, 예를 들면 발광 다이오드(D1)만을 선택적으로 도통 제어하면 포토 트랜지스터(Q1)가 온 동작하고, 공통 저항(Ra)을 통해서 플러스측 구동 전압이 전원선(19)으로부터 압전 액추에이터(1a)에 인가되고, 그 개방단이 상방으로 변위 된다.

전환 제어부(25)는, 압전 액추에이터(1a)에의 충전이 70%에 달하는 기간이 경과했을 때, 발광 다이오드(D3)도 도통 제어하고, 포토 트랜지스터(Q3)도 온 동작된다.

그 때문에, 공통 저항(Ra)을 통해서 플러스측 구동 전압이 전원선(19)으로부터 압전 액추에이터(1b)에 인가되고, 그 개방단도 상방으로 변위 된다.

이 경우, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 늦게 굴곡 구동되는 압전 액추에이터(1b)의 동작 개시 시점에서, 먼저 동작 시작하고 있는 압전 액추에이터(1a)의 굴곡 구동도 계속중이다.

압전 액추에이터(1b)에의 충전이 70%에 달했을 때, 전환 제어부(25)가 발광 다이오드(D5)의 도통을 온 제어해서 포토 트랜지스터(Q5)를 오프 동작시키면, 압전 액추에이터(1c)도 중복해서 굴곡 구동된다. 이후, 이것이 되풀이된다.

이렇게 본 발명의 압전 액추에이터의 구동장치는, 플러스측 전원선(19) 및 마이너스측 전원선(21)의 도중에 전류 제한용의 공통 저항(Ra,Rb)을 직렬로 삽입 접속하고, 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)에 대응하는 동시에 직렬 접속된 포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8)에 대해서 포토 트랜지스터(Q1,Q3,Q5,Q7)의 일단을, 플러스측 전원선(19)에서 공통 저항(Ra)의 전원부측에 접속하고, 포토 트랜지스터(Q2,Q4,Q6,Q8)의 일단을 마이너스측 전원선(21)에서 공통 저항(Rb)의 전원부측에 접속하고, 압전 액추에이터(1a,1b,1c,~1h)의 공통단자(P3)를 포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8)의 접속점, 또한 그들 플러스 단자(P1) 및 마이너스 단자(P2)를 공통 저항(Ra)에서 전원부측과 반대측의 단자(Sa,Sb)를 통해서 플러스측 전원선(19) 및 마이너스측 전원선(21)에 접속해서 구성되어 있다.

그리고, 발광 다이오드(D1~D8)를 포토 트랜지스터(Q1~Q8)에 대응시켜서 근접배치하고, 특히, 전환 제어부(25)가 있는 발광 다이오드(D1~D8)를 도통 제어해서 대응하는 압전 액추에이터(1a~1h)에 구동 전압을 인가 제어하고, 그 압전 액추에이터(1a~1h)에의 충전율이 70%을 경과하면, 다음 압전 액추에이터(1a~1h)에 대응하는 발광 다이오드(D1~D8)를 중복해서 도통 제어하는 기능을 가지고 있다.

그 때문에 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)에 대해서, 구동 전압의 인가 개시 시점을 순차적으로 늦추고, 각 압전 액추에이터(1a~1h)의 구동 전류가 큰 기간을 피하고, 무시할 수 있는 정도의 미소전류로 감소한 상태에서, 다음 압전 액추에이터(1a~1h)에 구동 전압이 인가된다.

이것에 의해, 전체의 구동 전류가 증대하기 어려워져, 복수의 압전 액추에이터(1a~1d) 마다 삽입하고 있었던 전류 제한용의 저항(R1~R8)을 1쌍 2개의 공통 저항(Ra,Rb)으로 감소시킬 수 있고, 배선도 간소화되어서 비용을 저감하기 쉽고, 생산성도 향상된다.

또한 복수의 압전 액추에이터(1a~1h) 중 일부의 압전 액추에이터의 온 제어상태하에서, 다음에 온 제어하는 압전 액추에이터(1b)의 온 제어가 가능해진다.

그 때문에 온 동작 전환 타이밍을 짧게 하면서 순차적으로 압전 액추에이터(1a~1h)의 온 제어하고, 전체로서 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)의 동작 속도를 고속화할 수 있고, 편기의 편성침의 편성 속도를 향상시키는 것이 가능하다. 장치 전체의 소비전력도 상승하기 어렵다.

즉, 본 발명의 압전 액추에이터의 구동장치는, 부품수의 감소나 배선의 간소화를 통해서 비용의 저감이나 생산성의 향상을 달성할 수 있는 동시에, 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)의 전환 동작 속도의 고속화의 쌍방을 달성할 수 있는 것이다.

또한, 상기한 구성에서는, 각 압전 액추에이터(1a~1h)에 있어서, 플러스의 구동 전압과 마이너스의 구동 전압의 사이를 전환할 때에, 이미 대부분의 충전이 진행해서 일시적으로 큰 구동 전류가 흐르기 어려우므로, 1쌍의 2개의 공통 저항(Ra,Rb)에 의해 전환 시의 전류증대를 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.

그리고, 본 발명에서는, 제어기(17)에 의한 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)의 전환 동작 타이밍은, 하나의 압전 액추에이터의 압전판이 70% 충전된 기간을 경과한 시점에 한하지 않고 가변가능하다.

즉, 압전 액추에이터(1a~1h)의 압전판이 70% 충전된 이후이면, 다음에 온 제어되는 압전 액추에이터에의 구동 전압의 인가 개시를, 예를 들면 80% 충전완료 시점 등에 가변하는 것이 가능하다. 여기에 맞추어, 전환 제어부(25)(제어기(17))를 형성하면 좋다.

하나의 압전 액추에이터(1a~1h)의 온 제어중에 다른 압전 액추에이터(1a~1h)도 온 제어하는 타이밍인 압전판에의 충전율에 대해서는, 각 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)에의 구동 전류가, 구동 전압을 인가한 직후가 가장 크고 과도적으로 급격하게 감소하기 때문에, 60%이후라도 본 발명의 목적달성이 가능하다.

그러나, 소비전력을 그다지 상승시키지 않고 안정한 동작을 확보하는 관점으로부터, 그것보다 크고, 70%를 넘는 상태가 바람직하게, 그 타이밍도 가변가능하다. 전환 제어부(25)를 그것에 합쳐서 형성하면 좋다.

그런데, 본 발명에 따른 압전 액추에이터의 구동장치는, 도 4에 나타나 있는 바와 같이 포토 트랜지스터(Q1,Q3,Q5,Q7)를 공통 저항(Rb)에서 전원부와 반대측의 단자(Sa)를 통해서 플러스측 전원선(19)에 접속하고, 포토 트랜지스터(Q2,Q4,Q6,Q8)를 공통 저항(Rb)에서 전원부와 반대측의 단자(Sb)를 통해서 마이너스측 전원선(21)에 접속하는 구성도 가능하다. 다른 구성은 도 1과 같고, 동일한 효과가 얻어진다.

무엇보다, 상기한 바와 같이, 포토 트랜지스터(Q1~Q8)를, 플러스측 전원선(19) 및 마이너스측의 전원선(21)에서 공통 저항(Ra,Rb)의 전원부측에 접속하면, 그들 포토 트랜지스터(Q1~Q8)(압전 액추에이터(1a~1h))의 전환 시에, 포토 트랜지스터(Q1~Q8)에의 전원전압 변동의 영향이 작아져서 동작이 안정하기 쉽고, 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서는, 구동 전압이 인가 제어되어 있는 당해 압전 액추에이터에 대해서, 구동 전원을 오프 상태로 전환한 후까지 가변가능하다.

특히, 동일한 압전 액추에이터(1a~1h)에 있어서, 플러스의 구동 전압과 마이너스의 구동 전압의 사이를 전환하고, 동일한 압전 액추에이터(1a~1h)를 상하로 굴곡 변위시키는 구성에서는, 전환 시, 직렬 접속된 포토 트랜지스터(Q1과 Q2, Q3과 Q4, Q5과 Q6, Q7과 Q8)가, 일시적으로 온 상태가 되어서 큰 구동 전류가 흐르기 쉽다.

이것을 억제하기 위해서, 오프 동작에 의해 충분히 플러스나 마이너스의 구동 전압이 저하하고나서 역전위의 구동 전압을 인가할 필요가 있고, 이 관점으로부터, 구동 전원을 오프 상태로 전환한 후에 구동하는 구성이 유용하다.

상기한 각 압전 액추에이터(1a~1h)의 구성은 임의이며, 압전판(3 또는 5)만으로 이루어지는 구성이나, 복수의 압전 판(3,5)이나 플레이트를 적층한 구성도 가능하고, 그들을 지지하는 구성도 상기한 케이스(9)의 구성에 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서, 전원선으로부터의 구동 전원을 복수의 압전 액추에이터(1a~1h)로 전환하는 제어기(27)의 스위칭 기구는, 상기한 발광 다이오드(D1~D8)와 포토 트랜지스터(Q1~Q8)의 조합 구성에 한정되지 않고, 전원을 온·오프 하는 단순한 트랜지스터에 의한 무접점 스위치 등이라도 좋고, 그것에 합쳐서 전환 제어부(25)를 구성하면 좋다.

또한, 발광 다이오드(D1~D8)와 포토 트랜지스터(Q1~Q8)의 조합 구성으로 하면, 전원선(19,21)과 제어기(17) 측과의 사이에서 절연상태를 형성하기 쉬워져서, 동작이 안정하기 쉽게 된다.

또한, 전원부(15)의 구성도 임의여서, 플러스 전압 및 마이너스 전압의 쌍방 을 필요로 하는 구성 외에, 플러스 전압 또는 마이너스 전압의 일방으로 구동하는 구성도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 압전판을 플레이트에 붙인 복수의 압전 액추에이터와, 그들 각 압전 액추에이터의 압전판에 구동 전압을 인가하기 위해서 전원부에서 뻗은 전원선과, 이 전원선에 직렬로 접속되어 그들 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전류를 소정의 범위로 제한하는 전류 제한용의 공통 저항과, 그 전원선으로부터 각 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전압의 인가를 순차 선택적으로 온 제어하는 제어기를 갖고, 그들 압전 액추에이터는 그 공통 저항에서 전원부와는 반대측에서 전원선에 접속되고 있어, 그 제어기는 그 구동 전압을 인가한 압전 액추에이터의 압전판이 60%이상 충전된 이후, 다음에 구동하는 압전 액추에이터의 압전판에 그 구동 전압을 인가하도록 온 제어하는 기능을 갖고 있다.

그 때문에 부품수의 감소나 배선도 간소화를 통해서 비용의 저감이나 생산성의 향상이 달성됨과 동시에, 복수의 압전 액추에이터의 전환 동작 속도의 고속화의 쌍방도 달성할 수 있는 동시에, 장치 전체의 소비 전력을 낮게 억제할 수도 있는 이점을 갖는다.

또한 상기 제어기에 대해서, 그 구동 전압을 인가한 하나의 압전 액추에이터에의 구동 전압의 인가중에, 다음에 구동하는 압전 액추에이터에 그 구동 전압을 인가하도록 온 제어하는 기능을 구비한 구성에서는, 복수의 압전 액추에이터의 전환 속도가 한층 고속화된다.

또한, 상기 공통 저항에서 전원부측에 상기 제어기를 접속하고, 그들 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전압을 온 제어하는 구성에서는, 그들 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전압으로 전환시에 상기 제어기가 전원전압의 변동의 영향을 받기 어렵고, 상기 제어기의 동작이 안정하기 쉽다.

본 발명에 따른 압전 액추에이터의 구동장치는, 상기한 바와 같이 편기의 편성침을 구동하는 것에 한하지 않고, 프린터에 있어서의 잉크젯 구동원이나 도트 와이어 구동원 그 외, 압전판을 갖는 복수의 압전 액추에이터에서, 개개의 당해 압전 액추에이터에 직접 또는 간접적으로 접속한 기구부품을 기계적으로 가동시키는 구동원으로서 응용가능하다.

Claims (3)

1. 압전판을 플레이트에 붙여서 이루어지는 복수의 압전 액추에이터로서, 개개의 상기 압전 액추에이터에 직접 또는 간접적으로 접속하는 기구부품을 기계적으로 가동시키는 복수의 압전 액추에이터와,

   이들 각 압전 액추에이터의 압전판에 구동 전압을 인가하기 위해서 전원부에서 뻗은 전원선과,

   이 전원선에 직렬로 접속되고, 상기 각 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전류를 소정의 범위로 제한하는 전류 제한용의 공통 저항과,

   상기 전원선에 의한 상기 각 압전 액추에이터의 압전판에의 구동 전압의 인가를 순차 선택적으로 온 제어하는 제어기를 구비하고,

   복수의 상기 각 압전 액추에이터는, 상기 공통 저항에 있어서 상기 전원부와는 반대측에서 상기 전원선에 접속되고 있고,

   상기 제어기는, 상기 구동 전압을 인가하는 상기 압전 액추에이터의 압전판이 60%이상 충전된 이후, 상기 압전 액추에이터의 압전판으로의 구동 전압의 인가중에, 다음에 구동하는 상기 압전 액추에이터의 압전판에 상기 구동 전압을 인가하도록 온 제어하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터의 구동장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 공통 저항의 상기 전원부측에 접속되고 상기 압전 액추에이터의 압전판에의 상기 구동 전압을 온 제어하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터의 구동장치.

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