JPH0352252B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧を検出し、パルス幅もしくは、
周期に変換するパルス発生回路に関する。

第１図は、従来の電圧をパルス幅に変換する、
パルス発生回路の回路図であり、特公昭53−
15378にて公知とされている回路とほとんど同等
である。１は電源であり電圧Ｖを発生する。２は
抵抗器であり、コンデンサ３と共に充電回路を形
成している。４は、コンデンサ３の両端に接続さ
れた放電トランジスタである。抵抗器５と、定電
圧素子の一つであるゼナーダイオード６と共に、
電圧Ｅなる基準電圧を発生している。７は、コン
デンサ３の充電電圧と、基準電圧を比較し、ハイ
又はローレベルを発生する比較回路である。この
回路は電源電圧Ｖの変動によつて、比較回路の、
パルス幅が変化する特性を有している。

第２図は、第１図の回路の出力波形を示す図で
あり電源電圧Ｖをパルス幅ｔとの関係を示してい
る。トランジスタ４への入力時間、すなわち、τ
もパルス幅に含まれているが、充分小さい値であ
る。電源電圧Ｖが高いV₁の時はコンデンサ３へ
の電圧Ｅまでの充電時間は速くて、比較回路７の
出力のパルス幅ｔは、短いt₁となり、逆に電源電
圧Ｖが低いV₂の時は、パルス幅ｔはt₂となる。

第３図は、第１図の回路の電源電圧Ｖ、基準電
圧Ｅ、パルス幅ｔの関係をグラフ化した図であ
る。ｘ軸には、ｘ＝Ｖ／Ｅを対数目盛にとつてい
る。放電時間τはきわめて小さいので無視する。
コンデンサ３の容量の値をＣ、抵抗器２の抵抗値
をＲとしこの時の時定数、CRでパルス幅ｔを除
した値をｙ軸にｘ軸と同じく対数で目盛つてい
る。３１は、第１図に示した回路の特性曲線であ
る。３２は、傾きが−２の特性で、Ｅを一定値と
した時、直線３２のＶとｔの関係は、次式(1)で表
わされる。

V²×ｔ＝α ……(1) αは、一定値である。

今、仮に抵抗値γなる抵抗器が存在し、これに
パルス幅ｔ、電圧Ｖなる電圧が印加されたとする
と、このときの電力Pwは、(2)式で与えられる。

V²×ｔ／γ＝Pw ……(2) (2)式は電力Pwを一定とすれば、(2)式はそのま
ま(1)式と同一である。すなわち、直線３２は、電
力が一定の特性を表わしている。特公昭53−
15378も実はこの直線３２に近い特性を得ること
をねらつたものであつたが、実際は特性曲線３１
に見られる如く、理想線である直線３２とはかけ
はなれている。直線３２と平行に近似できる部分
は、Ｐ点からＱ点でｘの値にして1.3から1.6の範
囲である。

このように電力が一定な特性を、以下では、加
えたエネルギが一定となることから、等エネルギ
特性と呼ぶ。この等エネルギ特性は、いろいろな
面で必要とされている。例えば、発熱体へ通電し
感熱紙へ印刷する如きサーマルプリンタ等の発熱
体では、電源の変動に対して一定の濃度を得るた
めに常に一定エネルギを投入しなくてはならな
い、近年、マンガン電池によるサーマルプリンタ
の駆動もなされているがこれにふさわしい駆動方
法がない。マンガン電池の初期では、４本で約
6.5Vであるが、第１図の回路で、発熱体の温度
調節をしたとすると、Ｐ点のｘ値1.6とＱ点のｘ
値1.3の比が電源電圧の比と等しい電圧まで等エ
ネルギ特性を有しているから、約5.3Vまでが等
エネルギ特性の範囲である。これでは、サーマル
プリンタのように、発熱体に加えたエネルギを印
字エネルギに変換するプリンタでは、電池を使い
始めてすぐに、印字品質が落ちてしまう。これ
は、特公昭53−15378の熱ペンの温度制御に於い
ても同様の問題点となる。

本発明の目的は、電源電圧の変化する電源を用
いて、一定のエネルギを供給するための基準とな
る信号を発生するパルス発生回路を提供するもの
であり、特に小型電池等を用いて、駆動する機器
に於いて、電圧範囲の広い等エネルギ特性を有す
るパルス発生回路を提供するものである。

以下に本発明の詳細を述べる。第４図は本発明
によるパルス発生回路の一実施例の回路図であ
り、４１はVdなる電圧を発生する電源である電
池、４２は定電圧手段の一種であるゼナーダイオ
ード、４３はゼナーダイオードのゼナー電圧Vz
を、位定させるための直列抵抗器、４４は調整用
抵抗器、４５はコンデンサ、４６は放電トランジ
スタをそれぞれ示している。上記ゼナーダイオー
ド４２、直列抵抗器４３、調整用抵抗器４４、コ
ンデンサ４５とによつて充電回路を形成してい
る。放電トランジスタ４６とを合わせて充放電回
路と言う。

４７は直列抵抗器、４８はゼナーダイオードで
あり第１図に示したと同様、基準電圧Ｅなる電圧
を発生している。４９は、コンデンサ４５の充電
レベルと基準電圧Ｅとを比較する電圧比較回路で
ある。出力と入力の関係は、第２図と同様であ
る。

第５図は、本発明によるパルス発生回路の特性
と従来の特性を比較するグラフであ。第３図と同
一の特性曲線は同一番号で示している。従来の回
路の特性曲線３１の特性は次の(3)式で表わされ
る。

ｙ＝ｔ／Ｃ・Ｒ＝−ln（１−Ｅ／ｖ） ……(3) ln＝自然対数 Ｃはコンデンサ３の値、Ｒは抵抗器２の値を示
している。ｖ＝Ｖである。

５１は、本発明による特性曲線であり、(4)式を
グラフ化したものである。

ｙ＝ｔ／Ｃ・Ｒ＝−ln（１−Ｅ／Vd−Vz） ……(4) 一例としてVz＝Ｅ×1.8（ボルト）の時、ｖ＝
Vdとしてグラフ化してある。Ｃはコンデンサ４
５の値、Ｒは調整用抵抗器４４の値であり、放電
トランジスタのオン時間は、きわめて小さく設定
するので無視して考える。３２，５２は傾き−２
の直線を示している。特性曲線５１は、従来の回
路の特性曲線３１に比較し、傾き−２に近似でき
る範囲がきわめて広くなつていることがわかる。
ｘ＝７〜3.8、すなわち、Ｊ点からＫ点までほぼ
直線に近似できる。傾き−２の直線に近いほど、
ｔは電圧の２乗に反比例する特性に近い。上記特
性を電池電圧に置き換えて考えるとＥ＝0.9とす
れば、Vd＝6.3〜3.4ボルトとなり、等エネルギ特
性の範囲は従来の回路に比較して大幅に広がつて
いる。このような電圧とパルス幅の関係は、応用
範囲が広く、きわて有用なものである。

応用範囲の一例としては、サーマルプリンタの
熱ヘツドの温度制御等があげられる。サーマルプ
リンタの熱ヘツドのように多数の発熱体を同時に
駆動する機器では、発熱体の通電数の変化によつ
て電源の変動が生じ、濃淡の原因となることがし
ばしばある。しかし本発明によるパルス発生回路
を用いて、発熱体を制御することにより、常に一
定の印字エネルギを供給することが可能であり、
印字品質の向上を実現できる。

又、電磁石等を用いた機器に本発明によるパル
ス発生回路を用いることにより、無駄な電力損失
を抑制し、機器の発熱を防止することが可能とな
る。

第６図は本発明による他の実施例の回路図であ
り、第４図と同一物は同一番号で示している。第
４図の電圧比較回路４９に換えて、トランジスタ
６１を使用している。ツエナーダイオード等の基
準電圧発生手段を設けず、トランジスタのベー
ス、エミツタ間電圧（以下Vbeと略す）を基準電
圧として利用している。６２はトランジスタ６１
の負荷抵抗器、６３は遅延時間を作るためのコン
デンサ６４はインバータ、６５はインバータの負
荷抵抗器、６６は信号伝達抵抗器をそれぞれ示し
ている。

第６図のパルス発生回路は電源電圧の２乗にほ
ぼ反比例する周期を有する発振回路であり、動作
原理は以下の通りである。電源４１が投入され、
コンデンサ４５への充電が開始されてVbeに達す
るとトランジスタ６１がオンし、コンデンサ６３
により極小時間だけ遅延され、インバータ６４が
オフする。このためトランジスタ４６がオンし、
コンデンサ４５が瞬時に放電され、その結果が又
トランジスタ４６をオフし、コンデンサへの充電
が開始されると言うように、第６図に示した本発
明によるパルス発生回路は、発振回路となる。

第７図は、第６図のパルス発生回路の特性を示
す図であり、インバータ６４の出力波形を示して
いる。７１は電源４１の電圧Vdが高いV₁の時の
波形であり、周期は短いT₁となる。７２はVdが
低いV₂の時の波形であり、周期は長いT₂となる。
コンデンサ６３は、トランジスタ４６による放電
時間を確保するために設けられているもので、周
期Ｔを決定する要因としてはほとんど関係してい
ない。第６図に示した本発明によるパルス発生回
路のパルス幅ｔとほとんど同じ電圧特性を有し、
等エネルギ特性を有する。第６図に示した本発明
による他の実施例のパルス発生回路は等エネルギ
ー特性を必要とする機器の基準信号源とすること
ができる。

第８図は、本発明によるパルス発生回路の充放
電回路の他の回路例を示す図である。第４図と同
一物は同一番号で示している。第８図ａの８１は
PNP型トランジスタで抵抗器８２、抵抗器８３
とともに定電圧手段を構成している。抵抗器８２
はトランジスタのベース・エミツタ間に配置され
抵抗器８３はトランジスタのベース・コレクタ間
に配置され、この構成によつて発生する定電圧電
位Vzは、抵抗器８２の抵抗値をＲ１、抵抗器８
３の抵抗値をＲ２、ベースエミツタ間電圧をVbe
とすると以下の式で表わされる。

Vz＝（R1＋R2）×Vbe／R1 上記式によれば、抵抗器を適宜に選択すること
によつて任意の電位を発生することができること
が解る。

トランジスタを用いた定電圧手段は基本的にト
ランジスタのVbeの温度特性に依存しているため
使用電圧によつて特性が異なることがなく常に一
様であり、また、トランジスタのVbeは温度上昇
に対して負の温度特性を有している。このためト
ランジスタを構成要素とした定電圧手段を用いた
パルス発生回路では、その出力特性は周囲温度の
上昇に対してパルス幅もしくは周期が小さくなる
傾向を有している。この特徴を利用することによ
りサーマルプリンタに於いて、周囲温度が高いと
きはサーマルヘツドの印加エネルギを減じ周囲温
度が低いときは印加エネルギを増加する制御を可
能とし電源電圧の補償をする制御の基準信号とし
てばかりでなく、同時に周囲温度に対する補償制
御をする基準信号としても用いることができる。

これに対して、ゼナーダイオードでは、その発
生電位が約4V以上のものでは温度特性は正特性
の為、温度上昇に対して電位が上昇する傾向があ
り、このため定電圧手段にゼナーダイオードを用
いたパルス発生回路の出力特性は、周囲温度の上
昇に対してパルス幅もしくは周期が大きくなる傾
向を有している。また4V付近ではまつたく温度
依存性がなくなり、それ以下では逆の温度特性と
なる。このため回路設計上極めて扱いずらい。抵
抗器８３に可変抵抗器を使用することにより、特
性曲線を微調整することが可能である。第８図ｂ
は、定電圧手段にダイオード８５の順方向電圧を
利用するもので、ダイオード８５の数を変え適当
なVzを得るものである。放電トランジスタ４６
に接続された抵抗器８６は、トランジスタ４６の
コレクタ電流を制限する保護抵抗器である。尚、
トランジスタ８１による定電圧Vzは、温度によ
つて変化し、高温では小さく、低温では大きくな
り、パルス幅、もしくは周期は、高温では小さ
く、低温で大きくなるため、サーマルプリンタ等
の基準信号に、適合する。温度依存度を大きくす
るには、調整用抵抗器４４に直列にサーミスタ等
を挿入すれば良い。なお、上述した本発明のパル
ス発生回路は、パルスの周期もしくはパルス幅を
決定する基礎となる充電をおこなうコンデンサの
一端が接地されているため、一定エネルギを供給
できる電源電圧の幅をきわめて広くできる。ま
た、等エネルギの精度もきわめて高くできる。ま
た、上記コンデンサの他端は、電源間に定電圧手
段からの分圧端子に接続されているが、この定電
圧手段は、電源間に定電圧手段に流す電流を安定
化する抵抗との直列回路を構成しているため、電
源電圧の変動に高精度に対応した充電をおこなう
ことができ、印字濃度をきわめて均一にできる。

以上に詳述した如く、本発明によるパルス発生
回路は、きわめて安価にして簡略な回路により、
電源電圧の二乗に、ほぼ反比例するパルス幅もし
くは周期を有する特性を広い電圧範囲にわたつて
有し、サーマルプリンタ等の駆動のための基準信
号に最適である他、一定温度制御を必要とする機
器等に応用することが可能であり、きわめて有用
な回路である。

また、トランジスタを構成要素とした定電圧手
段をパルス発生回路に用いることにより、周囲温
度の上昇に対して、パルス幅もしくは周期が負特
性の変化をする特徴を有し、この特徴を利用する
ことによりサーマルプリンタに於いて、周囲温度
が高いときはサーマルヘツドの印加エネルギを減
じ周囲温度が低いときは印加エネルギを増加する
制御を可能とし電源電圧の補償をする制御の基準
信号としてばかりでなく、周囲温度に対する補償
制御をも同時に可能とすることができ応用範囲が
きわめて大きい。

更に、上記トランジスタを用いる方式では、ゼ
ナーダイオードを用いる場合と違つて、任意の電
圧を設定可能であり、電圧−パルス幅特性をきめ
こまかに合わせ込むことが可能となり、サーマル
プリンタ等の濃度制御に於いて、印字品質の向上
に供するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のパルス発生回路の回路図であ
り、１は電源、２は抵抗器、３はコンデンサ、６
はゼナーダイオード、７は比較回路を示してい
る。第２図は、第１図に示した従来のパルス発生
回路の出力波形を示す図である。第３図は、第１
図の回路の電源電圧Ｖ、基準電圧Ｅ、パルス幅ｔ
の関係をグラフ化した図でありｘ軸にはｘ＝Ｖ／
Ｅを、ｙ軸にはｔ／Ｃ・Ｒをそれぞれ対数で目盛
つている。第４図は本発明によるパルス発生回路
の一実施例の回路図であり、４１は電源、４２は
定電圧手段の一種であるゼナーダイオード、４４
は調整用抵抗器４５はコンデンサ、４９は比較回
路をそれぞれ示している。第５図は、本発明によ
るパルス発生回路の特性を示している図であり、
第３図と同様の目盛を使用している。第６図は、
本発明によるパルス発生回路の他の実施例を示す
回路図であり、第４図の比較回路４９に換え、ト
ランジスタ６１を使用し、インバータ６４によつ
て帰還し、発振回路を形成している。第７図は、
第６図に示した回路の出力波形を示す図である。
第８図は、本発明によるパルス発生回路の充放電
回路の他の実施例を示す図であり、ａは定電圧手
段にトランジスタを用いた例、ｂは定電圧手段に
ダイオードを用いた例をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コンデンサの充放電時間を基本とする周期も
   しくはパルス幅のパルスを発生するパルス発生回
   路に於いて、 前記コンデンサと、該コンデンサの充電経路に
   挿入配置した定電圧手段と、前記コンデンサと並
   列に接続した放電用スイツチング素子と、一端を
   前記コンデンサに接続し前記パルスの周期もしく
   はパルス幅の調整を可能とする調整用抵抗器と、
   前記コンデンサの充電レベルに応じてオンオフす
   る手段とを有し、前記定電圧手段は少なくとも１
   つのトランジスタと該トランジスタのベース・エ
   ミツタ間に配した抵抗器と該トランジスタのベー
   ス・コレクタ間に配した抵抗器とからなり、前記
   パルスが所定の電圧範囲で前記パルス発生回路の
   電源電圧の二乗にほぼ反比例した特性の周期もし
   くはパルス幅を持つようにしたことを特徴とする
   パルス発生回路。 ２ 前記パルス発生回路がサーマルプリンタの印
   字用発熱体の駆動制御部の構成要素の一部である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパ
   ルス発生回路。