JPH058411A - 印字ヘツドの温度検出装置 - Google Patents
印字ヘツドの温度検出装置Info
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- JPH058411A JPH058411A JP18912491A JP18912491A JPH058411A JP H058411 A JPH058411 A JP H058411A JP 18912491 A JP18912491 A JP 18912491A JP 18912491 A JP18912491 A JP 18912491A JP H058411 A JPH058411 A JP H058411A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各印字ワイヤ毎にその温度を計測可能とす
ることにより、罫線印字等単一印字ワイヤのみを使用す
る場合においてもその印字素子が不良となることを防
ぐ。 【構成】 各印字素子の印字ワイヤ10を駆動するた
めの圧電素子13の端子間電圧を所定電圧と比較するた
めのコンパレータ55aを備えている。そして、制御回
路52は、圧電素子13に電荷を供給するためのパルス
の立ち上がりより、上記コンパレータ55aが圧電素子
13の端子間電圧が所定電圧よりも高くなったことを検
知するまでの時間を計測する。圧電素子13は高温とな
るとその静電容量が増す性質があるため、印字を繰り返
して高温となると圧電素子13を含めた回路の時定数が
変わり、圧電素子13の端子電圧が電源電圧にいたるま
での時間が長くなる。制御回路52は、上記時間を監視
し、上記時間が長くなったと判断すると、印字を中断す
る。
ることにより、罫線印字等単一印字ワイヤのみを使用す
る場合においてもその印字素子が不良となることを防
ぐ。 【構成】 各印字素子の印字ワイヤ10を駆動するた
めの圧電素子13の端子間電圧を所定電圧と比較するた
めのコンパレータ55aを備えている。そして、制御回
路52は、圧電素子13に電荷を供給するためのパルス
の立ち上がりより、上記コンパレータ55aが圧電素子
13の端子間電圧が所定電圧よりも高くなったことを検
知するまでの時間を計測する。圧電素子13は高温とな
るとその静電容量が増す性質があるため、印字を繰り返
して高温となると圧電素子13を含めた回路の時定数が
変わり、圧電素子13の端子電圧が電源電圧にいたるま
での時間が長くなる。制御回路52は、上記時間を監視
し、上記時間が長くなったと判断すると、印字を中断す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、印字ヘッドの温度検出
装置に関し、特に、圧電素子の伸縮動を利用して印字素
子としての印字ワイヤの駆動を行う印字ヘッドの温度検
出装置に関するものである。
装置に関し、特に、圧電素子の伸縮動を利用して印字素
子としての印字ワイヤの駆動を行う印字ヘッドの温度検
出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、印字ワイヤを電磁石により駆動し
て印字用紙に印字を行うプリンタが公知であり、また、
印字ワイヤの駆動手段として電磁石の代わりに圧電素子
を使用し、その圧電素子の伸縮運動を印字ワイヤに拡大
して伝達することにより印字を行うプリンタも公知であ
る。これらのプリンタでは、印字時に印字ワイヤを高速
で駆動するため、駆動手段としての電磁石や圧電素子が
発熱し、また、これに伴い印字ヘッドの全体も高温とな
る。かかる圧電素子等の発熱や印字ヘッドの高温化は、
接続線の焼損や半田の溶融に伴う接続線のはずれを引き
起こし、更には、フレキシブル基板の摩耗等を招来す
る。
て印字用紙に印字を行うプリンタが公知であり、また、
印字ワイヤの駆動手段として電磁石の代わりに圧電素子
を使用し、その圧電素子の伸縮運動を印字ワイヤに拡大
して伝達することにより印字を行うプリンタも公知であ
る。これらのプリンタでは、印字時に印字ワイヤを高速
で駆動するため、駆動手段としての電磁石や圧電素子が
発熱し、また、これに伴い印字ヘッドの全体も高温とな
る。かかる圧電素子等の発熱や印字ヘッドの高温化は、
接続線の焼損や半田の溶融に伴う接続線のはずれを引き
起こし、更には、フレキシブル基板の摩耗等を招来す
る。
【0003】かかる問題を解決するため従来のプリンタ
では、印字ヘッドに1個または2個の温度センサを埋め
込み、印字ヘッドの温度を検出したり、また、予め印字
すべき印字パターンの印字デューティを勘案して所定時
間が経過したら印字を中断し、キャリッジのみを空駆動
することにより印字ヘッドの温度上昇を防止していた。
では、印字ヘッドに1個または2個の温度センサを埋め
込み、印字ヘッドの温度を検出したり、また、予め印字
すべき印字パターンの印字デューティを勘案して所定時
間が経過したら印字を中断し、キャリッジのみを空駆動
することにより印字ヘッドの温度上昇を防止していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、印字ヘッド全体の温度を検出して温度制
御する事は可能であるが、特定の印字ワイヤを連続して
印字駆動する場合、各印字ワイヤを駆動する駆動手段の
温度上昇を個別に検出する事は不可能であり、けい線印
字等、特に単一の印字ワイヤの駆動手段のみが連続駆動
されると、その駆動手段は多量に熱を発するにもかかわ
らず検出される温度は低いものとなる。これより、連続
的に印字駆動される印字ワイヤに係る駆動手段の発熱に
伴い上記従来の問題を引き起こし、印字ヘッドの故障が
発生する虞が多分にある。
来の方法では、印字ヘッド全体の温度を検出して温度制
御する事は可能であるが、特定の印字ワイヤを連続して
印字駆動する場合、各印字ワイヤを駆動する駆動手段の
温度上昇を個別に検出する事は不可能であり、けい線印
字等、特に単一の印字ワイヤの駆動手段のみが連続駆動
されると、その駆動手段は多量に熱を発するにもかかわ
らず検出される温度は低いものとなる。これより、連続
的に印字駆動される印字ワイヤに係る駆動手段の発熱に
伴い上記従来の問題を引き起こし、印字ヘッドの故障が
発生する虞が多分にある。
【0005】一方、印字すべき印字パターンの印字デュ
ーティにより印字ヘッドの温度制御を行なう場合は、印
字デューティを適正に勘案しないと印字ワイヤの駆動手
段の温度があまり上昇していないにもかかわらず必要以
上に印字を中断してしまう虞が多分に存し、従って、印
字効率が低下してしまうものである。また、雰囲気温度
が参酌されないため不正確である。
ーティにより印字ヘッドの温度制御を行なう場合は、印
字デューティを適正に勘案しないと印字ワイヤの駆動手
段の温度があまり上昇していないにもかかわらず必要以
上に印字を中断してしまう虞が多分に存し、従って、印
字効率が低下してしまうものである。また、雰囲気温度
が参酌されないため不正確である。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解消するため
になされたものであり、印字素子を駆動する圧電素子の
温度を各圧電素子毎に検出可能とし、印字時における各
圧電素子の温度を適正に制御することにより故障が少な
く、かつ、印字効率の良い印字を可能とする印字ヘッド
の温度検出装置を提供することを目的とする。
になされたものであり、印字素子を駆動する圧電素子の
温度を各圧電素子毎に検出可能とし、印字時における各
圧電素子の温度を適正に制御することにより故障が少な
く、かつ、印字効率の良い印字を可能とする印字ヘッド
の温度検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、圧電素子への電圧の印加に伴い発生する伸縮
動により印字素子を駆動して印字を行う印字ヘッドの温
度検出装置において、前記圧電素子に蓄積される電荷を
制御する電荷制御手段と、該電荷制御手段の作動時にお
ける圧電素子の電圧の変化の度合を印字ヘッドの温度に
関連する値として検出する検出手段とを備えた構成とさ
れる。
するため、圧電素子への電圧の印加に伴い発生する伸縮
動により印字素子を駆動して印字を行う印字ヘッドの温
度検出装置において、前記圧電素子に蓄積される電荷を
制御する電荷制御手段と、該電荷制御手段の作動時にお
ける圧電素子の電圧の変化の度合を印字ヘッドの温度に
関連する値として検出する検出手段とを備えた構成とさ
れる。
【0008】
【作用】圧電素子は温度の上昇とともに静電容量が増加
していく。かかるように静電容量が増加すると、圧電素
子に印加される電圧が電源電圧に到達するまでの時間が
増加する。これらの事実から圧電素子の温度と圧電素子
の静電容量との関係、及び、圧電素子の静電容量と圧電
素子の温度との関係を求め、これら両関係から圧電素子
の温度と圧電素子に印加される電圧が電源電圧に到達す
るまでの時間との関係を予め求めておく。そして、圧電
素子に印加される電圧が電源電圧に到達するまでに要す
る時間から圧電素子の温度を検出する。このように求め
た圧電素子の温度が印字続行可能な限界温度になったか
どうかを判断し、限界温度を越えた場合には印字を中断
する等の適宜処理をする。
していく。かかるように静電容量が増加すると、圧電素
子に印加される電圧が電源電圧に到達するまでの時間が
増加する。これらの事実から圧電素子の温度と圧電素子
の静電容量との関係、及び、圧電素子の静電容量と圧電
素子の温度との関係を求め、これら両関係から圧電素子
の温度と圧電素子に印加される電圧が電源電圧に到達す
るまでの時間との関係を予め求めておく。そして、圧電
素子に印加される電圧が電源電圧に到達するまでに要す
る時間から圧電素子の温度を検出する。このように求め
た圧電素子の温度が印字続行可能な限界温度になったか
どうかを判断し、限界温度を越えた場合には印字を中断
する等の適宜処理をする。
【0009】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しつつ詳細に説明する。図1はドットインパクト印
字ヘッドの側断面図を示し、プラテン1に対して給送さ
れた印字用紙2の表面側にインクリボン3を配置し、そ
の後方にドットインパクト印字ヘッド4が配設されてい
る。印字ヘッド4は、ステップモータ(図示せず)によ
りプラテン1の長手方向に沿って往復動するキャリッジ
5に搭載されており、その往復動に従ってノーズ部12
がプラテン1の周面に対向しつつ移動して印字を行う。
参照しつつ詳細に説明する。図1はドットインパクト印
字ヘッドの側断面図を示し、プラテン1に対して給送さ
れた印字用紙2の表面側にインクリボン3を配置し、そ
の後方にドットインパクト印字ヘッド4が配設されてい
る。印字ヘッド4は、ステップモータ(図示せず)によ
りプラテン1の長手方向に沿って往復動するキャリッジ
5に搭載されており、その往復動に従ってノーズ部12
がプラテン1の周面に対向しつつ移動して印字を行う。
【0010】キャリッジ5には、2本のガイド軸25、
26が嵌挿され、そのガイド軸25、26に沿って移動
する。ガイド軸25は偏心した回転軸線を中心に回転可
能であり、また、ガイド軸26はキャリッジ5の前後方
向の移動を妨げない。印字ヘッド4は、正面視略円板状
のヘッド本体6と、ヘッド本体6の外周縁から後方に向
かって一体的に延びる筒状スカート部8を有するカバー
7とから構成されている。ここに、ヘッド本体6及びカ
バー7はアルミニウム合金から形成されている。
26が嵌挿され、そのガイド軸25、26に沿って移動
する。ガイド軸25は偏心した回転軸線を中心に回転可
能であり、また、ガイド軸26はキャリッジ5の前後方
向の移動を妨げない。印字ヘッド4は、正面視略円板状
のヘッド本体6と、ヘッド本体6の外周縁から後方に向
かって一体的に延びる筒状スカート部8を有するカバー
7とから構成されている。ここに、ヘッド本体6及びカ
バー7はアルミニウム合金から形成されている。
【0011】ヘッド本体6の前面には中空状のノーズ部
12が突設され、後方には印字ユニット9が放射状に複
数個配設されている。ノーズ部12は各印字ユニット9
における印字ワイヤ10を案内板11により前後移動可
能に案内している。ここに、印字ユニット9は、印字ワ
イヤ10と、圧電セラミックを積層状に接着してなる圧
電素子13と、圧電素子13の前端に装着されてこの圧
電素子13の伸縮運動を拡大して印字ワイヤ10に伝達
するための運動伝達機構14と、この運動伝達機構14
及び圧電素子13を支持する支持フレーム15とからな
る。
12が突設され、後方には印字ユニット9が放射状に複
数個配設されている。ノーズ部12は各印字ユニット9
における印字ワイヤ10を案内板11により前後移動可
能に案内している。ここに、印字ユニット9は、印字ワ
イヤ10と、圧電セラミックを積層状に接着してなる圧
電素子13と、圧電素子13の前端に装着されてこの圧
電素子13の伸縮運動を拡大して印字ワイヤ10に伝達
するための運動伝達機構14と、この運動伝達機構14
及び圧電素子13を支持する支持フレーム15とからな
る。
【0012】支持フレーム15は、前記圧電素子13の
長手方向両側及び後端部を囲むようにメイン支柱部15
aと副支柱部15bとによりコ字状に一体的に形成され
ている。また、圧電素子13は薄型圧電体を積層したも
のであるが、個々の薄型圧電体は図4に示す様に電気的
に並列となる。
長手方向両側及び後端部を囲むようにメイン支柱部15
aと副支柱部15bとによりコ字状に一体的に形成され
ている。また、圧電素子13は薄型圧電体を積層したも
のであるが、個々の薄型圧電体は図4に示す様に電気的
に並列となる。
【0013】圧電素子13は、電圧の印加によりその積
層方向(長手方向)に伸張し、電圧が除去されると積層
方向に縮小される。ここに、圧電素子13は温度上昇と
ともに縮小するため、温度上昇時の圧電素子13の寸法
を補正するべく正の温度膨張係数を有する温度補償体1
6が圧電素子13の後端と支持フレーム15の後端部1
5cとの間に介挿固着されている。
層方向(長手方向)に伸張し、電圧が除去されると積層
方向に縮小される。ここに、圧電素子13は温度上昇と
ともに縮小するため、温度上昇時の圧電素子13の寸法
を補正するべく正の温度膨張係数を有する温度補償体1
6が圧電素子13の後端と支持フレーム15の後端部1
5cとの間に介挿固着されている。
【0014】次に、図2及び図3に基づいて、運動伝達
機構14について説明する。印字ワイヤ10の基端はほ
ぼ三角形状のアーム17の先端に固着されている。この
アーム17の基部には、メイン支柱部15aの長手方向
後向きに延びる平行な第1板ばね19と第2板ばね20
との先端連設部21が固定されている。第1板ばね19
の基端部は、メイン支柱部15aの側面に固着される一
方、第2板ばね20の基端部は、圧電素子13の前端面
に固着した可動子22の下方側面に固着されている。
機構14について説明する。印字ワイヤ10の基端はほ
ぼ三角形状のアーム17の先端に固着されている。この
アーム17の基部には、メイン支柱部15aの長手方向
後向きに延びる平行な第1板ばね19と第2板ばね20
との先端連設部21が固定されている。第1板ばね19
の基端部は、メイン支柱部15aの側面に固着される一
方、第2板ばね20の基端部は、圧電素子13の前端面
に固着した可動子22の下方側面に固着されている。
【0015】そして図2に示すように、電圧の印加によ
り圧電素子13及び可動子22が矢印B方向に伸張する
とき、前記両板ばね19、20の先端連設部21が矢印
A方向に回動変位して、その変位量をアーム17で拡大
し、印字ワイヤ10をノーズ部12から突出するように
駆動される。また、電圧の印加を解除すると、両板ばね
19、20の弾性力によりアーム17が逆方向に回動
し、樹脂製のアーム側ストッパ18aが支持部側ストッ
パ18bに当接して止まる。
り圧電素子13及び可動子22が矢印B方向に伸張する
とき、前記両板ばね19、20の先端連設部21が矢印
A方向に回動変位して、その変位量をアーム17で拡大
し、印字ワイヤ10をノーズ部12から突出するように
駆動される。また、電圧の印加を解除すると、両板ばね
19、20の弾性力によりアーム17が逆方向に回動
し、樹脂製のアーム側ストッパ18aが支持部側ストッ
パ18bに当接して止まる。
【0016】ばね板等の弾性材から形成された4節リン
ク機構部材23は、可動子22の上方側面と副支柱部1
5bとに跨って配設されており、その広幅側板部23
a、23aには側面視略H字状の切欠き孔24を穿設
し、この切欠き孔24より外側で左右両広幅側板部23
a、23aを副支柱部15bの表裏側面及び可動子22
の表裏側面にそれぞれろう付固定している。
ク機構部材23は、可動子22の上方側面と副支柱部1
5bとに跨って配設されており、その広幅側板部23
a、23aには側面視略H字状の切欠き孔24を穿設
し、この切欠き孔24より外側で左右両広幅側板部23
a、23aを副支柱部15bの表裏側面及び可動子22
の表裏側面にそれぞれろう付固定している。
【0017】これより、電圧の印加により、圧電素子1
3が伸縮するとき4節リンク機構部材23における左右
広幅側板部23a、23aが側面視略平行四辺形状に弾
性変形するので、可動子22は位置的に固定された副支
柱部15bの長手方向に沿って平行状に移動できるもの
である。
3が伸縮するとき4節リンク機構部材23における左右
広幅側板部23a、23aが側面視略平行四辺形状に弾
性変形するので、可動子22は位置的に固定された副支
柱部15bの長手方向に沿って平行状に移動できるもの
である。
【0018】このように、可動子22を副支柱部15b
の長手方向に沿って平行状に、換言すれば圧電素子13
の長手方向に直線的に移動するように構成すれば、圧電
素子(圧電セラミック)間の積層接着面に曲げ力が作用
せず、よって積層部や接着面が不用意に剥がれることは
ない。
の長手方向に沿って平行状に、換言すれば圧電素子13
の長手方向に直線的に移動するように構成すれば、圧電
素子(圧電セラミック)間の積層接着面に曲げ力が作用
せず、よって積層部や接着面が不用意に剥がれることは
ない。
【0019】上記のように構成された印字ヘッド4によ
り印字を行うと、印字時間の経過と共に圧電素子13の
温度が上昇し、これに伴い半田の溶融による接続線のは
ずれやフレキシブル基板の摩耗を招来する可能性がある
ので、圧電素子13の温度制御を行う必要がある。
り印字を行うと、印字時間の経過と共に圧電素子13の
温度が上昇し、これに伴い半田の溶融による接続線のは
ずれやフレキシブル基板の摩耗を招来する可能性がある
ので、圧電素子13の温度制御を行う必要がある。
【0020】そこで、次に図4乃至図8に基づいて印字
ワイヤ10の駆動手段としての圧電素子13の温度制御
の方法について説明する。図4は圧電素子13の駆動回
路を示す。この回路図において、直流電源50と、トラ
ンジスタTr1と、コイル51及び圧電素子13が順次
直列に接続され、直流電源50の負極側と圧電素子13
の負極となるべき電極側とが接地されている。トランジ
スタTr1の順方向は、直流電源50の正極側から圧電
素子13の正極となるべき電極に向かう方向(回路の順
方向)とする。
ワイヤ10の駆動手段としての圧電素子13の温度制御
の方法について説明する。図4は圧電素子13の駆動回
路を示す。この回路図において、直流電源50と、トラ
ンジスタTr1と、コイル51及び圧電素子13が順次
直列に接続され、直流電源50の負極側と圧電素子13
の負極となるべき電極側とが接地されている。トランジ
スタTr1の順方向は、直流電源50の正極側から圧電
素子13の正極となるべき電極に向かう方向(回路の順
方向)とする。
【0021】更に、トランジスタTr1とコイル51の
接続点は、トランジスタTr2を介して接地する。この
トランジスタTr2の順方向は前記トランジスタTr1
とコイル51の接続点から接地点に向かう方向とする。
トランジスタTr1、トランジスタTr2には、各々ダ
イオードD1、D2が並列に接続されており、これらの
ダイオードD1、D2の順方向は併設位置の各トランジ
スタの順方向に対して逆方向とする。
接続点は、トランジスタTr2を介して接地する。この
トランジスタTr2の順方向は前記トランジスタTr1
とコイル51の接続点から接地点に向かう方向とする。
トランジスタTr1、トランジスタTr2には、各々ダ
イオードD1、D2が並列に接続されており、これらの
ダイオードD1、D2の順方向は併設位置の各トランジ
スタの順方向に対して逆方向とする。
【0022】また、直流電源50の正極側から圧電素子
13の正極となるべき電極との間には、前記トランジス
タTr1及びコイル51に対して並列的にダイオードD
3を接続する。このダイオードD3の順方向は、直流電
源50の正極側に向かう方向とする。圧電素子13に
は、これと並列にダイオードD4を接続し、そのダイオ
ードD4の順方向は圧電素子13の負極となるべき電極
側から正極となるべき電極側に向かう方向とする。
13の正極となるべき電極との間には、前記トランジス
タTr1及びコイル51に対して並列的にダイオードD
3を接続する。このダイオードD3の順方向は、直流電
源50の正極側に向かう方向とする。圧電素子13に
は、これと並列にダイオードD4を接続し、そのダイオ
ードD4の順方向は圧電素子13の負極となるべき電極
側から正極となるべき電極側に向かう方向とする。
【0023】トランジスタTr1、Tr2の遮断状態と
導通状態との切換制御(スイッチ制御)は、スイッチ手
段である制御回路52(以下、単に制御回路という)に
よって実行される。ここに、制御回路52における充電
パルスの印加時に作動する放電パルス出力回路53の出
力側をトランジスタTr3のベースに接続し、トランジ
スタTr3のエミッタを接地し、コレクタを抵抗R1を
介してトランジスタTr1のベース接続し、抵抗R1と
トランジスタTr1のエミッタ間を抵抗R2で接続して
いる。抵抗R3はトランジスタTr3のエミッタと放電
パルス出力回路53の出力端子とに接続する。
導通状態との切換制御(スイッチ制御)は、スイッチ手
段である制御回路52(以下、単に制御回路という)に
よって実行される。ここに、制御回路52における充電
パルスの印加時に作動する放電パルス出力回路53の出
力側をトランジスタTr3のベースに接続し、トランジ
スタTr3のエミッタを接地し、コレクタを抵抗R1を
介してトランジスタTr1のベース接続し、抵抗R1と
トランジスタTr1のエミッタ間を抵抗R2で接続して
いる。抵抗R3はトランジスタTr3のエミッタと放電
パルス出力回路53の出力端子とに接続する。
【0024】トランジスタTr2のコレクタ接続線とト
ランジスタTr4のコレクタ接続線とを接続し、トラン
ジスタTr4のエミッタをトランジスタTr2のベース
に接続する一方、トランジスタTr4のベースを放電電
圧印加回路54の出力端子に接続する。放電電圧出力回
路54の出力端子からトランジスタTr2のエミッタに
直列接続する抵抗R4、抵抗R5の中間をトランジスタ
Tr4のエミッタに接続する。
ランジスタTr4のコレクタ接続線とを接続し、トラン
ジスタTr4のエミッタをトランジスタTr2のベース
に接続する一方、トランジスタTr4のベースを放電電
圧印加回路54の出力端子に接続する。放電電圧出力回
路54の出力端子からトランジスタTr2のエミッタに
直列接続する抵抗R4、抵抗R5の中間をトランジスタ
Tr4のエミッタに接続する。
【0025】55は、直流電源50からコイル51を介
して圧電素子13に印加される電圧値と基準電圧とを比
較する比較手段を示し、コンパレータ55aを核とす
る。この比較手段55では、抵抗R6、R7を圧電素子
13と直列に接続し、抵抗R7の他方の端子を接地する
とともに、抵抗R6と抵抗R7の間とコンパレータ55
aの一方の入力端子(+側)とを接続する。また、回路
の順方向とは逆に直流電源50から抵抗R8を介してツ
ェナーダイオード56が接続され、ツェナーダイオード
56のアノード側が接地されている。また、抵抗R8と
ツェナーダイオード56との間からコンパレータ55a
の他方の入力端子(−側)に接続されている。
して圧電素子13に印加される電圧値と基準電圧とを比
較する比較手段を示し、コンパレータ55aを核とす
る。この比較手段55では、抵抗R6、R7を圧電素子
13と直列に接続し、抵抗R7の他方の端子を接地する
とともに、抵抗R6と抵抗R7の間とコンパレータ55
aの一方の入力端子(+側)とを接続する。また、回路
の順方向とは逆に直流電源50から抵抗R8を介してツ
ェナーダイオード56が接続され、ツェナーダイオード
56のアノード側が接地されている。また、抵抗R8と
ツェナーダイオード56との間からコンパレータ55a
の他方の入力端子(−側)に接続されている。
【0026】ここに、各抵抗R6、R7及びR8は、そ
れぞれ約1メガオーム(MΩ)の値に設定されている。
また、ツェナーダイオード56は直流電源50よりも僅
かに低い値に設定されており、基準電圧を発生する基準
電圧電源として作用する。これより、コンパレータ55
aは、直流電源50から圧電素子13に印加される電圧
とツェナーダイオード56から入力される基準電圧とを
比較し、その比較の結果圧電素子13に印加される電圧
が基準電圧以上となったと判断したときは、ハイレベル
のパルス(H)を出力し、以下であればローレベルのパ
ルス(L)を制御回路52に出力する。尚、本実施例で
は、Hパルスを出力するようにしている。
れぞれ約1メガオーム(MΩ)の値に設定されている。
また、ツェナーダイオード56は直流電源50よりも僅
かに低い値に設定されており、基準電圧を発生する基準
電圧電源として作用する。これより、コンパレータ55
aは、直流電源50から圧電素子13に印加される電圧
とツェナーダイオード56から入力される基準電圧とを
比較し、その比較の結果圧電素子13に印加される電圧
が基準電圧以上となったと判断したときは、ハイレベル
のパルス(H)を出力し、以下であればローレベルのパ
ルス(L)を制御回路52に出力する。尚、本実施例で
は、Hパルスを出力するようにしている。
【0027】制御回路52は、印字ヘッド4の温度制御
と同時に、プリンタ全体の制御も行うものであり、マイ
クロコンピュータから構成されている。マイクロコンピ
ュータは、公知のようにCPU、ROM及びRAMを有
しており、ROMには印字ヘッド4の温度制御プログラ
ム、印字制御プログラム等及び図6乃至図8に示すよう
に実験的に求めた温度ー静電容量、静電容量ー電源電圧
到達時間、温度ー電源電圧到達時間に関するデータがル
ックアップテーブルに格納されている。また、RAMに
は各圧電素子13に関する種々のデータが、それぞれの
圧電素子13に対応して個別に格納される。更に、制御
回路52にはタイマー回路が内蔵されており、また、オ
ペレータに印字動作の中断を警告する音声発生装置、ブ
ザー、ランプ等の警報装置57が接続されている。
と同時に、プリンタ全体の制御も行うものであり、マイ
クロコンピュータから構成されている。マイクロコンピ
ュータは、公知のようにCPU、ROM及びRAMを有
しており、ROMには印字ヘッド4の温度制御プログラ
ム、印字制御プログラム等及び図6乃至図8に示すよう
に実験的に求めた温度ー静電容量、静電容量ー電源電圧
到達時間、温度ー電源電圧到達時間に関するデータがル
ックアップテーブルに格納されている。また、RAMに
は各圧電素子13に関する種々のデータが、それぞれの
圧電素子13に対応して個別に格納される。更に、制御
回路52にはタイマー回路が内蔵されており、また、オ
ペレータに印字動作の中断を警告する音声発生装置、ブ
ザー、ランプ等の警報装置57が接続されている。
【0028】次に、図5乃至図8に基づいて、印字ヘッ
ド4の温度制御に必要な各種のデータについて説明す
る。圧電素子13は、直流電源50から印加される電圧
に基づいて駆動されるものであるが、駆動される時間が
長くなると発熱する。圧電素子13がこのように発熱す
ると圧電素子13の静電容量が増加する性質がある。こ
の関係を実験的に求めたデータで示したものが図6であ
る。図6は縦軸に静電容量(ナノファラッドnF)、横
軸に温度(℃)をとって示したものである。図6におい
て、圧電素子13の温度が上昇するにつれて静電容量が
増加していくのが理解される。
ド4の温度制御に必要な各種のデータについて説明す
る。圧電素子13は、直流電源50から印加される電圧
に基づいて駆動されるものであるが、駆動される時間が
長くなると発熱する。圧電素子13がこのように発熱す
ると圧電素子13の静電容量が増加する性質がある。こ
の関係を実験的に求めたデータで示したものが図6であ
る。図6は縦軸に静電容量(ナノファラッドnF)、横
軸に温度(℃)をとって示したものである。図6におい
て、圧電素子13の温度が上昇するにつれて静電容量が
増加していくのが理解される。
【0029】このように圧電素子13の静電容量が増加
すると、図5に示すように圧電素子13に電圧が印加さ
れた後、該圧電素子の端子間電圧が直流電源50の電源
電圧(V0)に到達するまでの時間が長くなり、それに
応じてツェナーダイオードにより決まる基準電圧に達す
る時間も長くなる。図5において、縦軸は電圧(ボルト
V)、横軸は時間(マイクロ秒μs)であり、実線は常
温時、破線は高温時の傾向を示す。即ち、常温時に圧電
素子13が電源電圧に到達するまでの時間はt0秒であ
るが、高温時になると電源電圧に到達するまでの時間は
t1秒となり常温時よりも長い時間を要する。
すると、図5に示すように圧電素子13に電圧が印加さ
れた後、該圧電素子の端子間電圧が直流電源50の電源
電圧(V0)に到達するまでの時間が長くなり、それに
応じてツェナーダイオードにより決まる基準電圧に達す
る時間も長くなる。図5において、縦軸は電圧(ボルト
V)、横軸は時間(マイクロ秒μs)であり、実線は常
温時、破線は高温時の傾向を示す。即ち、常温時に圧電
素子13が電源電圧に到達するまでの時間はt0秒であ
るが、高温時になると電源電圧に到達するまでの時間は
t1秒となり常温時よりも長い時間を要する。
【0030】かかる電源電圧到達時間と静電容量との関
係を示したものが図7である。図7において、縦軸は時
間(マイクロ秒μs)であり、横軸は静電容量(ナノフ
ァラッドnF)である。同図から圧電素子13の温度上
昇に伴い静電容量が増加すると電源電圧到達時間も長く
なる傾向があることが分かる。
係を示したものが図7である。図7において、縦軸は時
間(マイクロ秒μs)であり、横軸は静電容量(ナノフ
ァラッドnF)である。同図から圧電素子13の温度上
昇に伴い静電容量が増加すると電源電圧到達時間も長く
なる傾向があることが分かる。
【0031】上記図7のデータは以下の数式に基づいて
得られた。
得られた。
【数1】 ここに、圧電素子13の温度を25℃として、L=1ミ
リヘンリー(mH)、C=620nF、α≒0.2とし
たとき、T=50μsecとして計算したものである。
リヘンリー(mH)、C=620nF、α≒0.2とし
たとき、T=50μsecとして計算したものである。
【0032】上記図6及び図7のデータに基づいて、圧
電素子13の温度と電源電圧到達時間との関係を求める
と図8に示す通りとなる。図8において、縦軸は時間
(μsec)、横軸は温度(℃)であり、圧電素子13
の温度が上昇するにつれて電源電圧到達時間が長くなる
ことが分かり、約100℃近辺で急激な変化が現れるこ
とが理解される。
電素子13の温度と電源電圧到達時間との関係を求める
と図8に示す通りとなる。図8において、縦軸は時間
(μsec)、横軸は温度(℃)であり、圧電素子13
の温度が上昇するにつれて電源電圧到達時間が長くなる
ことが分かり、約100℃近辺で急激な変化が現れるこ
とが理解される。
【0033】続いて、上記構成を有する印字ヘッドの印
字動作及び印字ヘッドの温度検出装置の動作について説
明する。まず、印字動作について説明する。印字駆動指
令を制御回路52に指令すると、制御回路52から駆動
(充電)電圧パルスCHGPが放電パルス出力回路53
に印加される。放電パルス出力回路53の出力がハイ
(H)になるときトランジスタTr1が駆動され、トラ
ンジスタTr1が導通状態に切り換る。すると直流電源
50で発生した電荷はトランジスタTr1とコイル51
を介して圧電素子13に流れ込む。コイル51と圧電素
子13とは共振しつつ充電され、圧電素子13が変位
(伸張)する。この伸張変位によって運動伝達機構14
が印字ワイヤ10を突出させるように駆動され、印字ワ
イヤ10によって印字用紙2に印字が行われる。
字動作及び印字ヘッドの温度検出装置の動作について説
明する。まず、印字動作について説明する。印字駆動指
令を制御回路52に指令すると、制御回路52から駆動
(充電)電圧パルスCHGPが放電パルス出力回路53
に印加される。放電パルス出力回路53の出力がハイ
(H)になるときトランジスタTr1が駆動され、トラ
ンジスタTr1が導通状態に切り換る。すると直流電源
50で発生した電荷はトランジスタTr1とコイル51
を介して圧電素子13に流れ込む。コイル51と圧電素
子13とは共振しつつ充電され、圧電素子13が変位
(伸張)する。この伸張変位によって運動伝達機構14
が印字ワイヤ10を突出させるように駆動され、印字ワ
イヤ10によって印字用紙2に印字が行われる。
【0034】制御回路52は圧電素子13に電荷が十分
に蓄積されるまで待機し、圧電素子13に十分な電荷が
蓄積された後は、トランジスタTr1が駆動されている
間コイル51の作用により電流はダイオードD3とトラ
ンジスタTr1を介した閉電流ループを流れ続け、コイ
ル51を流れる電流が保持される。そして、圧電素子1
3に十分な電荷が蓄積された後、トランジスタTr1を
遮断すると、コイル51、ダイオードD3、直流電源5
0、ダイオードD2を介した閉ループを電流が流れ続
け、やがて減衰する。この間に、圧電素子13により僅
かづづ電荷が消費されるが、この電荷はコイル51から
供給されるので圧電素子13の変位は保持されたままと
なる。
に蓄積されるまで待機し、圧電素子13に十分な電荷が
蓄積された後は、トランジスタTr1が駆動されている
間コイル51の作用により電流はダイオードD3とトラ
ンジスタTr1を介した閉電流ループを流れ続け、コイ
ル51を流れる電流が保持される。そして、圧電素子1
3に十分な電荷が蓄積された後、トランジスタTr1を
遮断すると、コイル51、ダイオードD3、直流電源5
0、ダイオードD2を介した閉ループを電流が流れ続
け、やがて減衰する。この間に、圧電素子13により僅
かづづ電荷が消費されるが、この電荷はコイル51から
供給されるので圧電素子13の変位は保持されたままと
なる。
【0035】コイル51に流れる電流が減衰し、且つ、
印字に必要な変位時間経過後、制御回路52は放電電圧
パルスDCHGPの印加によりトランジスタTr2を導
通させて放電する。すると、圧電素子13に蓄積された
電荷は、コイル51→トランジスタTr2→接地を介し
た閉ループを流れ、圧電素子13に蓄積されていた電荷
に起因する電気エネルギーは、所定時間後にすべてコイ
ル51に磁気エネルギーとして蓄積される。
印字に必要な変位時間経過後、制御回路52は放電電圧
パルスDCHGPの印加によりトランジスタTr2を導
通させて放電する。すると、圧電素子13に蓄積された
電荷は、コイル51→トランジスタTr2→接地を介し
た閉ループを流れ、圧電素子13に蓄積されていた電荷
に起因する電気エネルギーは、所定時間後にすべてコイ
ル51に磁気エネルギーとして蓄積される。
【0036】次いで、制御回路52により、トランジス
タTr2を遮断すると、コイル51の作用によりコイル
51に電流が流れ続けようとするため、この電流はダイ
オードD1を介して直接直流電源50に還元され、コイ
ル51に蓄積される電気エネルギーはすべて直流電源5
0に回生される。
タTr2を遮断すると、コイル51の作用によりコイル
51に電流が流れ続けようとするため、この電流はダイ
オードD1を介して直接直流電源50に還元され、コイ
ル51に蓄積される電気エネルギーはすべて直流電源5
0に回生される。
【0037】次ぎに、印字ヘッドの温度検出制御につい
て図9に示すフローチャートに基づき説明する。まず、
制御回路52はS1において、充電電圧パルスCHGP
が発する毎に、そのパルスの立ち上がり時点から、その
内蔵するタイマー回路により計時を開始する。コンパレ
ータ55aは、直流電源50から圧電素子13に印加さ
れる電源電圧とツェナーダイオード56から出力される
基準電圧との比較を行うが、電源電圧が基準電圧に到達
したことを検出したとき、ハイレベルパルス(H)を制
御回路52に出力する。
て図9に示すフローチャートに基づき説明する。まず、
制御回路52はS1において、充電電圧パルスCHGP
が発する毎に、そのパルスの立ち上がり時点から、その
内蔵するタイマー回路により計時を開始する。コンパレ
ータ55aは、直流電源50から圧電素子13に印加さ
れる電源電圧とツェナーダイオード56から出力される
基準電圧との比較を行うが、電源電圧が基準電圧に到達
したことを検出したとき、ハイレベルパルス(H)を制
御回路52に出力する。
【0038】S2で制御回路52が、コンパレータ55
aからHパルスの出力があったと判断した場合S3に進
み、充電電圧パルスCHGPを印加した時点からコンパ
レータ55aよりHパルスの出力を受けた時点までに経
過した時間を算出する。尚、S2でコンパレータ55a
からHパルスの出力がないと判断された場合は、Hパル
スの出力があるまで待機する。
aからHパルスの出力があったと判断した場合S3に進
み、充電電圧パルスCHGPを印加した時点からコンパ
レータ55aよりHパルスの出力を受けた時点までに経
過した時間を算出する。尚、S2でコンパレータ55a
からHパルスの出力がないと判断された場合は、Hパル
スの出力があるまで待機する。
【0039】次ぎに、S4において制御回路52は、R
OMに記憶されているルックアップテーブルを参照して
タイマー回路により算出された時間に基づいて圧電素子
13の温度を検出する。続いてS5において、S4で検
出された圧電素子13の温度が印字限界温度(本実施例
では90℃から100℃の間、例えば95℃に設定され
ている)に到達したかどうかが判断される。S5で印字
限界温度に到達していないと判断された場合には、S6
で印字が続行される。
OMに記憶されているルックアップテーブルを参照して
タイマー回路により算出された時間に基づいて圧電素子
13の温度を検出する。続いてS5において、S4で検
出された圧電素子13の温度が印字限界温度(本実施例
では90℃から100℃の間、例えば95℃に設定され
ている)に到達したかどうかが判断される。S5で印字
限界温度に到達していないと判断された場合には、S6
で印字が続行される。
【0040】S5において、圧電素子13の温度が印字
限界温度に到達したと判断された場合、S7で圧電素子
13の温度が印字限界温度以下になると推測される一定
の時間が経過するまで印字が中断され、キャリッジ5の
みの空送りや一時的な待機が行われる。S8で警報装置
57によりオペレータに印字動作の中断を警告する。
限界温度に到達したと判断された場合、S7で圧電素子
13の温度が印字限界温度以下になると推測される一定
の時間が経過するまで印字が中断され、キャリッジ5の
みの空送りや一時的な待機が行われる。S8で警報装置
57によりオペレータに印字動作の中断を警告する。
【0041】尚、上記空送時における印字ヘッドが印字
用紙と対向しない位置に待機する間に所定時間毎に、上
記限界温度に達した圧電素子の充電及び放電を行い、そ
の時に再びその圧電素子の温度を測ることにより圧電素
子の温度降下を監視し、もって的確な時期に再印字を開
始することもできる。
用紙と対向しない位置に待機する間に所定時間毎に、上
記限界温度に達した圧電素子の充電及び放電を行い、そ
の時に再びその圧電素子の温度を測ることにより圧電素
子の温度降下を監視し、もって的確な時期に再印字を開
始することもできる。
【0042】また、印字限界温度は、90℃から100
℃の幅をもって設定してもよく、かかる場合、90℃以
下ならば印字を続行し、90℃から100℃の間にある
ならば印字速度を通常よりも遅くし、100℃以上なら
ば印字動作を中断するようにしてもよい。上記のような
判断が、複数の圧電素子13の各々について行われ、そ
の判断結果が各圧電素子13に対応して制御装置52の
RAM内に記憶されている。
℃の幅をもって設定してもよく、かかる場合、90℃以
下ならば印字を続行し、90℃から100℃の間にある
ならば印字速度を通常よりも遅くし、100℃以上なら
ば印字動作を中断するようにしてもよい。上記のような
判断が、複数の圧電素子13の各々について行われ、そ
の判断結果が各圧電素子13に対応して制御装置52の
RAM内に記憶されている。
【0043】以上詳細に説明した通り本実施例に係る印
字ヘッドの温度検出装置は、各圧電素子13についてそ
の温度が印字限界温度を越えているかどうかを判断する
ようにしているので、印字ヘッド全体の温度を検出して
制御する従来の装置に比べ、各圧電素子13の精密な温
度制御が可能となり、よって特定の圧電素子13を連続
的に印字駆動しても発熱に起因して生じる印字ヘッドの
故障を未然に防止できる。
字ヘッドの温度検出装置は、各圧電素子13についてそ
の温度が印字限界温度を越えているかどうかを判断する
ようにしているので、印字ヘッド全体の温度を検出して
制御する従来の装置に比べ、各圧電素子13の精密な温
度制御が可能となり、よって特定の圧電素子13を連続
的に印字駆動しても発熱に起因して生じる印字ヘッドの
故障を未然に防止できる。
【0044】また、印字デューティのみに基づいて温度
制御を行うものではないから、印字効率が低下すること
もない。尚、本実施例では、少なくとも1個の圧電素子
13の温度が印字限界温度を越えた場合には、印字動作
を中断するようにしているが、例えば、1個の圧電素子
13の温度が印字限界温度を越えた場合でも、その圧電
素子13が印字データから判断して当分の間は高デュー
ティで印字しないことが分かっていれば、ある程度の時
間の間は印字を続行するようにしても良い。
制御を行うものではないから、印字効率が低下すること
もない。尚、本実施例では、少なくとも1個の圧電素子
13の温度が印字限界温度を越えた場合には、印字動作
を中断するようにしているが、例えば、1個の圧電素子
13の温度が印字限界温度を越えた場合でも、その圧電
素子13が印字データから判断して当分の間は高デュー
ティで印字しないことが分かっていれば、ある程度の時
間の間は印字を続行するようにしても良い。
【0045】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明は印字素子を
駆動する圧電素子の温度を各圧電素子毎に検出可能と
し、印字時における各圧電素子の温度を適正に制御する
ことにより故障が少なく、かつ、印字効率の良い印字を
可能とする印字ヘッドの温度検出装置を提供することが
でき、その奏する産業上の効果は大である。
駆動する圧電素子の温度を各圧電素子毎に検出可能と
し、印字時における各圧電素子の温度を適正に制御する
ことにより故障が少なく、かつ、印字効率の良い印字を
可能とする印字ヘッドの温度検出装置を提供することが
でき、その奏する産業上の効果は大である。
【図1】ドットインパクト印字ヘッドの側断面図であ
る。
る。
【図2】印字ヘッドの印字ワイヤ駆動部の拡大説明図で
ある。
ある。
【図3】図2におけるX−X断面図である。
【図4】圧電素子の駆動回路示す説明図である。
【図5】常温時と高温時において圧電素子が電源電圧に
到達するまでの時間を電圧との関係で示す説明図であ
る。
到達するまでの時間を電圧との関係で示す説明図であ
る。
【図6】圧電素子の温度と静電容量との関係を示す説明
図である。
図である。
【図7】圧電素子の静電容量と電源電圧到達時間との関
係を示す説明図である。
係を示す説明図である。
【図8】圧電素子の温度と電源電圧到達時間との関係を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図9】圧電素子の温度検出制御を説明するためのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
4 印字ヘッド 10 印字ワイヤ 13 圧電素子 50 直流電源 51 コイル 52 制御回路 55 比較回路 55a コンパレータ 56 ツェナーダイオード
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 圧電素子への電圧の印加に伴い発生
する伸縮動により印字素子を駆動して印字を行う印字ヘ
ッドの温度検出装置において、 前記圧電素子に蓄積される電荷を制御する電荷制御手段
と、該電荷制御手段の作動時における圧電素子の電圧の
変化の度合を印字ヘッドの温度に関連する値として検出
する検出手段とを備えたことを特徴とする印字ヘッドの
温度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18912491A JPH058411A (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 印字ヘツドの温度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18912491A JPH058411A (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 印字ヘツドの温度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH058411A true JPH058411A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=16235799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18912491A Pending JPH058411A (ja) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | 印字ヘツドの温度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH058411A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1431035A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-06-23 | Xerox Corporation | Ink jet apparatus |
-
1991
- 1991-07-03 JP JP18912491A patent/JPH058411A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1431035A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-06-23 | Xerox Corporation | Ink jet apparatus |
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