JPH0267006A

JPH0267006A - 容量性負荷駆動装置

Info

Publication number: JPH0267006A
Application number: JP21916888A
Authority: JP
Inventors: Sei Yoda; 聖依田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1990-03-07

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】［産業上の利用分野］この発明は、ピエゾ等の容量性リアクタンスを生じるリ
アクタンス素子を充放電させることによって所定の負荷
、例えばワイヤートッドプリンタの印字ビン等を駆動さ
せる駆動装置に関するものである。

［従来の技術］従来、この種の装置としては、例えば第４図及び第５図
に示すようなワイヤートッドプリンタの印字ワイヤーの
駆動装置がある。

図において、トランジスタ１には第５図（ａ）に示すよ
うな駆動信号Ｓｌが入力されるようになっており、この
駆動信号ＳＩがハイレベル（Ｈ）となると、トランジス
タ１がＯＮとなり、抵抗２を介して接続されたトランジ
スタ３も共にＯＮとなるため、図外の電源より供給され
る励振電圧が、抵抗４を介してピエゾ５に印加される。

この時、トランジスタ６は、インバータ７により出力さ
れている駆動信号ＳＩの反転信号Ｓ２　（第５図（ｂ）
参照）によってＯＦＦとなっているため、ピエゾ７には
抵抗４を介して励振電流ＩＣ（第５図（ｃ）参照）が供
給され、ピエゾ５は充電される。これによって、ピエゾ
５の電圧ＶＣは第５図（ｄ）に示すように上昇し、ピエ
ゾ５の外形に所定の変位（この場合、拡大）が生じる。

この変位によって所定の印字ワイヤー駆動機構８が作動
し、図外の印字ワイヤーの直線移動に変換されて印字が
行われる。

また、駆動信号Ｓ、がロウレベル（Ｌ＞となると、トラ
ンジスタ１．３がＯＦＦなる一方、インバータ７からの
出力がハイレベル（Ｈ）になってトランジスタ６がＯＮ
となる。これによって、ピエゾ５に充電されていた電荷
が抵抗４及びトランジスタ６を介して放電され（第５図
（ｃ）参照）、ピエゾ５の端子間電圧ＶＣは第５図（ｄ
）に示すように低下する。この電圧ＶＣの立ち下がりに
よって、印字ワイヤー駆動機構８が初期状態に復帰し、
印字ワイヤーは復動する。

以上のように、上記駆動装置では、容量性リアクタンス
を有するピエゾ５の充放電を行なうことによって、負荷
、すなわち印字ワイヤー駆動機構８を作動させ、印字を
行なうことができる。

「発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来の駆動装置にあっては、駆動信
号Ｓ１の立ち上がり及び立ち下がり、すなわちトランジ
スタ３．６のＯＮ、ＯＦＦが切り換った瞬間に、第５図
（ｃ）に示すような過大電流ＩＰ＋、ＩＰ’２が流れる
。従って、トランジスタ３としては、この過大電流を流
し得る高価なものを適する必要があった。

また、ピエゾ５に充電された電荷が、殆ど抵抗４におい
て消費されるため、消費電力が大きく、この駆動装置を
内蔵した装置のランニングコストの増大を招いていた。

特にワイヤドツトプリンタ等では、多数のワイヤー毎に
上記駆動装置を設ける必要があるため、かなりの電力が
抵抗４にて消費されることになる。しかも、消費電力は
殆どジュール熱に変換されるため、その熱を放出させる
ための付属物を設ける必要もあった。

この発明は前記問題点に着目して成されたもので、負荷
の駆動に伴う電力消費を大幅に低減し得ると共に、ジュ
ール熱の発生を抑制でき、かつ充放電の切換えに際して
過大電流が発生することのない容量性負荷駆動装置の提
供を目的とする。

〔課題を解決するための手段］この発明は、容量性リアクタンスを有する複数のリアク
タンス素子を順次充放電させることによって所定の負荷
を駆動させるようにした容量性負荷駆動装置であって、
前記各リアクタンス素子をトランスに設けられた充電側
コイルと放電側コイルにそれぞれ充電側スイッチング手
段、及び放ｔＩｌｌスイッチング手段を介して接続し、
スイッチング制御手段にて、放電すべきリアクタンス素
子に接続されている放電側スイッチング手段と次に充電
すべきリアクタンス素子に接続された充電側スイッチン
グ手段と共にＯＮさせるようにしたちのである。

［作用コこの発明において、リアクタンス素子に充電された電荷
は放電側スイッチング手段及びトランスの放電側コイル
を通じて放電され、トランスの相互誘導作用により充電
側には誘導起電力が発生する。この時次に充電されるべ
きリアクタンス素子に接続されたスイッチング手段もＯ
Ｎとなっているため、前記誘導起電力により次の充電が
成される。すなわち、放電された電荷を用いて充電が行
なわれるため、消費電力は大幅に軽減される。

［発明の実施例］以下、この発明の一実施例としてワイヤートッドプリン
タのワイヤー駆動装置を第１図ないし第３図に基づき説
明する。

図において、１０は充電側コイル１０ａと放電側コイル
１０ｂとを備えて成るトランスであって、前記充電側コ
イル１０ａは一端が励振電圧を供給する電源に、他端が
抵抗１１及びスイッチ回路１２を介してアースにそれぞ
れ接続されている。

また、前記放電側コイル１０ｂは、その一端がスイ・ソ
チ回路１３及び抵抗１４を介して電源に、他端がアース
にそれぞれ接続されている。

Ｃ，、Ｃ２・・・Ｃ（１は、容量性リアクタンスを有す
るリアクタンス素子としての複数個のピエゾである。こ
れらピエゾＣ，，Ｃ２・・・Ｃｎは電荷を充放電させる
ことにより変位が生じ（ここでは、充電時に拡大）、そ
の変位によって、それぞれ負荷としてのワイヤー駆動機
構り、、Ｌ２・・・Ｌｎを駆動し得るようになっている
。

１５Ａ、１６Ａ・・・ｎＡは、前記充電側コイル１０ａ
とピエゾｃ、、Ｃ２・・・Ｃｎとの間に接続したスイッ
チング手段としてのスイッチ回路で、スイッチング制御
手段としてのＣＰＵ２０より送出される駆動信号ＳＤＩ
　、ＳＤ２・・・ＳＤｎにより０ＮＯＦＦＬ、充電側コ
イル１０ａとピエゾＣ。

Ｃ２・・・Ｃｎとの間を断続させるようになっている１
５Ｂ、１６Ｂ・・・ｎＢは前記放電側コイル１０ｂとピ
エゾＣ，，Ｃ２・・・Ｃｏとの間に接続したスイッチ回
路（スイッチング手段）で、ＣＰＵ２０からの制御信号
ｓｃ、、ｓｃ２・・・ＳＣｏによってＯＮ、０ＦＦＬ、
放電側コイル１０ｂとピエゾ間を断続させるようになっ
ている。さらに、ＣＰＵ２０からは駆動信号ＳＤｏ、制
動信号ＳＣＯ＜第３図参照）が出力されており、駆動信
号ＳＤＯによって前記スイッチ回路１２が、制動信号Ｓ
Ｃ６によってスイッチ回路１３がそれぞれＯＮ、ＯＦＦ
するようになっている。

第２図は上記第１図に示した回路中、スイッチ回路をさ
らに具体的に示したものである。また、ここでは説明の
都合上、３個のワイヤー駆動機構Ｌ＋　、Ｌ２　、Ｌ３
を駆動する場合を例示しである。図示のように、前記ス
イッチ回路１２は、駆動信号ＳＤＯによりＯＮ、ＯＦＦ
するトランジスタＴＲ，から成り、スイッチ回路１３は
制動信号ＳｃｏによりＯＮ、ＯＦＦするトランジスタＴ
Ｒ２とこれと共にＯＮ、ＯＦＦするトランジスタＴＲ３
と、これらに接続された抵抗Ｒ，，Ｒ２及びダイオード
Ｄ、より成る。

また、前記スイッチ回路１５Ａは、駆動信号ＳＤＩによ
りＯＮ、ＯＦＦするトランジスタＴ　Ｒ、。

と、このトランジスタＴＲ，ｏと共にＯＮ、ＯＦＦする
トランジスタＴＲ，、と、これらに接続された抵抗Ｒ８
゜、Ｒ１１及びダイオード０２０等より成る。

さらに、前記スイッチ回路１５Ｂは、制動信号ＳＣＩに
よりＯＮ、ＯＦＦするトランジスタＴＲ２ｏと、このト
ランジスタＴＲ２ｏによりＯＮ、ＯＦＦするトランジス
タＴＲ２１及びＴＲ２□と、これらに接続された抵抗Ｒ
２０，Ｒ２１，Ｒ２２及びダイオード０２０等より成る
。

なお、他のスイッチ回路１６Ａ、１６Ｂ及び１７Ａ、１
７Ｂは前記スイッチ回路１５Ａ及び１５Ｂと同一である
。但し、スイッチ回路１６Ａ、１６Ｂには駆動信号ＳＤ
２、制動信号ＳＣ２が、スイッチ回路１６Ａ、１６Ｂに
は駆動信号ＳＤ３、制動信号Ｓ０３がそれぞれ入力され
ている。

上記構成に基づき、次に作用を説明する。

なお、ここでは、３個のワイヤー駆動機構をＬ１Ｌ２．
Ｌ、の順で駆動させる場合を例にとり説明する。

駆動開始時には、第３図に示すように、まず制動信号Ｓ
ＣＯと駆動信号Ｓ０１とが同時に所定期間ハイレベル（
Ｈ）となる。制動信号ＳＣｏがハイレベルとなると、ト
ランジスタＴＲ２がＯＮとなり、抵抗Ｒ，，Ｒ２を介し
て電流が流れ始め、それによってトランジスタＴＲ，も
ＯＮとなり、抵抗１４、トランジスタＴＲ，、ダイオー
ドＤｌ及び放電側コイル１０ｂを介して電流が流れる。

一方、駆動信号ＳＤ、がハイレベルとなることにより、
トランジスタＴ　Ｒ、ｏがＯＮとなって抵抗Ｒ、ｏ、　
Ｒ，、を介して電流が流れ、トランジスタＴＲ１１もＯ
Ｎとなる。その結果、トランジスタＴＲ，。

ダイオードＤＩＯを介してピエゾＣ１に電源から電流が
供給され、充電が行われる。この時、ピエゾＣ７に供給
される電流は、トランス１０のインダクタンス成分によ
り第３図に示すように緩やかな傾きをもって０から直線
的に増加する。そして、充電に伴なう電圧の上昇により
、ピエゾＣ１の外形に変位（例えば、拡大）が生じ、そ
の変位によってワイヤー駆動機構Ｌ１が作動し、ワイヤ
ーが往動して印字が行なわれる。

印字が行なわれると、制動信号ＳＣｏ、駆動信号ＳＤＩ
はロウレベルとなり、それと同時に、制動信号ＳＣＩ。

駆動信号ＳＤ２がハイレベルとなる。制動信号ＳＣ３が
ハイレベルとなると、トランジスタＴ　Ｒ２１１がＯＮ
となり、抵抗Ｒ２゜、Ｒ２□を介してピエゾＣＩに蓄積
された電荷がアース側に若干放電され、それと同時にト
ランジスタＴＲ２□がＯＮとなり、ピエゾＣ１の電圧が
抵抗Ｒ２２を介してトランジスタＴＲ２□のベースに印
加されてベース電位かハイレベルとなり、トランジスタ
ＴＲ２２もＯＮとなる。これによってピエゾＣ１に蓄積
された電荷はトランジスタＴＲ２２、ダイオードＤ２ｏ
及び放電側コイル１０ｂを介してアース側へ流れ、放電
される。この時の放電電流は、充電時と同様、トランス
１０のインダクタンスにより第３図に示すように緩やか
な傾きをもって直線的に放電される。この放電に伴なう
電圧の低下により、ピエゾＣ１の外形は第３図に示すよ
うに定常状態に復帰し、ワイヤー駆動機構Ｌ１によりワ
イヤーか復動する。また、放電側コイル１０ｂへの通電
によりトランス１０の相互誘導作用によって充電側コイ
ル１０ａには起電力が誘起される。一方、駆動信号ＳＤ
２によりトランジスタＴＲ３゜、ＴＲ利がＯＮとなって
おり、前記充電側コイル１０ａに誘起された起電力が、
トランジスタＴＲ３１及びダイオードＤ３０を介してピ
エゾＣ２に供給され、充電が行なわれてワイヤー駆動機
構Ｌ２が作動し、印字が成される。充電後は、制動信号
ＳＣ，及び駆動信号Ｓ　Ｄ　２がロウレベルとなり、制
動信号ＳＣ２、駆動信号ＳＤ３がハイレベルとなって以
下同様に、ピエゾＣ２の放電、ピエゾＣ３の充電が行な
われ、ワイヤー駆動機構し３が作動される。なお、引き
続きワイヤー駆動機構り、を駆動させる場合には、制動
信号ＳＣ，と共に駆動信号ＳＤ１をハイレベルとしてピ
エゾＣの充電を行なうまた、印字が完了した場合には、
制動信号ＳＣと共に駆動信号ｓＤｏをハイレベルとして
トランジスタＴＲＩをＯＮさせ、ピエゾＣ３からの放電
電流によって充電側コイル１０ａに流れる電流を抵抗１
１及びトランジスタＴＲ，を介してアース側へ流出させ
る。

上記のように、この実施例では、ピエゾの放電を放電側
コイル１０ｂを介して行なうことにより、充電側コイル
１０ａに起電力を誘起させ、その起電力を用いて次に充
電すべきピエゾの充電を行なうといった、言わば電荷の
受は渡しによって、ワイヤー駆動機構Ｉ、＋　、Ｌ２　
、Ｌ３を作動するようにしたため、駆動開始時の充電を
除いて、その後に電源から供給される電力はごく代かで
済み、大幅に消費電力を低減させることができる。従っ
て、抵抗等におけるジュール熱の発生も少なく、放熱用
の付属部材等を設ける必要もない。しかも、充電及び放
電が同時に行なわれるため、負荷の駆動速度、すなわち
印字速度を高めることができる。

また、先にも述べたように、この実施例では、充放電電
流がトランス１０のインダクタンスにより榎やかな傾斜
で直線的に増減するため、使用するトランジスタとして
は、さほど大きな定格電流のものを使用する必要もなく
、安価に構成できる６なお、上記実施例の作用説明では
、第２図に基づき３個のワイヤー駆動機構を、Ｌ、、Ｌ
２．Ｌ、の順で駆動する場合を示したが、各駆動信号及
び制動信号のハイレベルのタイミングを変更すれば、駆
動順序は種々変更可能である。さらに、ワイヤー駆動機
構の数も、特に３個に限らず２個あるいは、第１図に示
すように４個以上とすることも可能である。

また、この発明は、ワイヤートッドプリンタだけでなく
、複数の容量性リアクタンス素子を順次充放電させて負
荷を駆動させるもの、例えばコンデンサモータや圧電バ
ルブ等にも適用可能である［発明の効果］以上説明したとおり、この発明によれば、負荷の駆動に
伴なう電力消費を大幅に低減し得るという効果かある。

また、ジュール熱が殆ど発生しないため、特に放熱用の
付属物を必要とせず、しかも、充放電の切り換わりにお
ける過大電流の発生を抑えることかできるため格別大き
な定格の素子を用いる必要もなく、安価に構成し得ると
いう効果もある、１５＾、１５Ｂ、１６＾、１ｂｌｌ・ｏＡ、ｎＢ　：　
スイッチ回路（スイッチング手段）ＣＨ，Ｃ２，Ｃ３，・・・Ｃ口　：ピエゾ（リアクタン
ス素子）Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３−・−Ｌｎ　　＋ワイヤー駆動機構（
負荷）２０：ＣＰＵ（スイッチング制御手段）

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る一実施例の概略構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図に示したスイッチ回路の具体的
構成を示す回路図、第３図は第２図に示したものの動作
を示すタイミングチャート、第４図は従来の容量性負荷
駆動装置を示す回路図、第５図は第４図に示したものの
動作を示すタイミングチャートである。１（１ａ　　・充電側コイル　　ｌＯ・・・トランス１
０ｂ＝放電側コイル

Claims

【特許請求の範囲】容量性リアクタンスを有する複数のリアクタンス素子を
順次充放電させることによって所定の負荷を駆動させる
ようにした容量性負荷駆動装置であって、充電側コイルと放電側コイルとを備えたトランスを設け
、前記各リアクタンス素子を前記トランスの両コイルに
それぞれ充電側スイッチング手段及び放電側スイッチン
グ手段を介して接続し、スイッチング制御手段によって
、放電すべきリアクタンス素子に接続されている放電側
スイッチング手段と次に充電すべきリアクタンス素子に
接続された充電側スイッチング手段と共にＯＮさせるこ
とにより、放電側コイルへの通電により誘起された起電
力を用いて前記次に充電すべきリアクタンス素子を充電
させるようにしたことを特徴とする容量性負荷駆動装置
。