JPS5856873A - サ−マルプリンタの駆動回路 - 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】 本発明は、サーマルプリンタの駆動回路に関する。

第１図は、従来の熱ペンの定温度制御回路の一部であり
、特公昭５５−１５５７８にて公知とされている回路で
ある。第１図の回路を多少変更することによりサーマル
プリンタに応用することが可能であり、この時の不具合
点について以下に詳述する。１は電池等の変動要素を持
つ電源で電圧ｖｏ　を発生する。２は抵抗器、３はコン
デンサ、該コンデンサは前記抵抗器２を介して電源１に
直列に接続され、スイッチ４が前記コンデンサ３に並列
接続されて、上記回路によって充放電回路１１を形成す
る６５は前記スイッチ４を一定同期で開閉するスイッチ
駆動回路、６は電圧比較回路７は基準電源、８は可変分
圧器をそれぞれ示してイル。９は熱ペン、１０は熱ペン
９のスイッチで電圧比較回路６の出力によってオンオフ
され、熱ペン９の温度を電源電圧Ｖ、の変動によらず一
定ｆｍｌｆに僚友れるよう作動する。第１図をサーマル
プリンタに応用するには、熱ペン９に相当する発熱素子
の数を増し、選択的にスイッチ１０を制御する回路等が
必要であるが、一定温ｆＫ熱して安定した印字品質を得
る原理は変らない。５ｌＫ１図に於けるスイッチ４を瞬
時オンしてコンデンサ３を放電し、基準電源７の電圧を
可変分圧器８によって分圧された電圧Ｋまでの充電時間
ｔを電圧比較回ｗｒ６によって取シ出し、加熱時間ｔだ
け一定周期Ｔごとにスイッチ１０をオンし熱ペンの温度
制御をする。

第２図は、加熱時間ｔと電源電圧７ｃ　　の関係を示す
図で、電源電圧が高い７区の時は充電時間が速くなシ、
加熱時間は短いｔ、となり電源電圧が低いＶ、の時は、
加熱時間は長い１．となる。

熱ペンの抵抗１［ｔ”ｒとすると、熱ペンに加えられた
単位時間当りのエネルギ（ｐｗ）は次式（１）で示され
る。

ｌ　　　Ｔ 温度が一定になるためには、エネルギが一定であｎば良
いからその時のｔとＶｌｌの関係はＶ”　ＯＸ　ｔｚ一
定　　………（２）となれば良い。このような電圧とパ
ルス幅を有する回路の特性を等エネルギ特性と呼ぶこと
にする。

第１図に示す回路の加熱時間ｔは、コンデンサ５の電量
比Ｏ１抵抗器２の抵抗体をＲとすると（３）式で表わさ
れる ℃ これをＸ軸にＶａ／ＩＣｙ軸にｔ／ｃＲ１一対数目盛に
とって示したのが第５図である。１２は（５）式をＣＲ
で除した特性曲線であり、１３は傾きが−２の直線であ
る。この直線１３と平行な点の軌跡の関係式は次式（４
）で表わされる。

ｙ＝（１−ａ耀定数　・・・・・・（４）すなわち等温
度特性のｔとｖ６の関係式（２）も式（４）と同じであ
り、直線１５と平行な軌跡では温度が一定である。４１
性曲線１２の直線１５に平行に近似できる部分はＰ点か
ら９点であり、Ｘの値にしてＮｍ１．５〜１．６　　程
１である。いま仮に電源をマンガン電池４本とすると、
初期値は＆５Ｖ程度であり１！ｌ！ りこの時、ｘ−／ＩＩ！　冨ｔ６となるのでＮｍ４．０
６（Ｖ）となる。１ｍｊ、Ｓのとき、Ｎｍ４．０６であ
ればその時のｖａ・は約ａＳ（Ｖ）となる。すなわち、
４５（Ｖ）〜５Ｂ（Ｖ）程度しか等温度駆動ができない
ということである。一般にマンガン電池では、５ＵＮ３
に於いてα５Ω程度の内部抵抗があり、サーマルプリン
タのように、熱ペン９に相当する発熱要素が複数個存在
し、かつ同時に通電される時には、電圧降下が著るしい
ため、もつと広い電圧範囲にわたって等エネルギ特性を
有する回路が必要である。又サーマルプリンタのように
、与えたエネルギを瞬時に熱に変え、ドツトを形成して
行くような方式では、エネルギの差が微少であっても印
字品質に大きく影曖を与えるためもつと直線５２に近い
特性を必要とする。加えて特性直線５１の湾曲方向が電
圧が高くても低くても双方にエネルギ過多の方向となっ
ているため、サーマルプリンタの発熱要素のように破壊
しゃすい発熱体を制御するには不向きである。このよう
な不具合点を解消するために、定電圧回路を用いて、サ
ーマルプリンタを駆動する方法も考えられるが、電源を
電池で駆動する場合には、電源回路による電力損失が大
きく、電池駆動に不向きである。

又シリアル方式によるサーマルプリンタの多くは、発熱
ヘッドの蓄電効果によって、文字の書き初めが薄く、ヘ
ッドの移動に縦って濃くな９．場合によっては、ドツト
がＫじんで見ずらくなるという現象もあった。本発明は
これらの種々の問題点を解決しようというものである。

本発明の目的は、従来の定温度制御回路の特性を大幅に
改善し、サーマルプリンタのマンガン電池駆動を可能に
するサーマルプリンタの駆動回路を提供することにある
。更に、サーマルプリンタのシリアル駆動方式に於いて
、桁ごとの文字の濃淡のバラツキをなくシ、均一な印字
濃度を可能にするサーマルプリンタの駆動回路を提供す
ることにある。更に他の目的は、電力消費が少なく、安
価なサーマルプリンタの駆動回路を提供することにある
。

以下に本発明によるサーマルプリンタの駆動回路を詳述
する。

第４図は、従来から用いられている、シリアル駆動方式
のサーマルプリンタの略図である。纂４（Ａ）　図はサ
ーマルプリンタの正面図であり、２１は、発熱要素２２
を配置した発熱ヘッドである。

２４はプラテン、２５は発熱ヘッド２１を固定するキャ
リッジ、２７は溝會ム２もを有し、この溝カムとキャリ
ッジ２５に設けられた突起物によって、キャリッジ２５
を桁方向（図では横方向）に移動する駆動軸、２９は駆
動軸を作動する躯動源であるモータ、５２はモータ２９
の回転を　連それぞれ表わしている。第４Ｃ５）図は、
サーマルプリンタの＠面図であり、２５は、印刷紙、２
６は、プラテン２４を発熱ヘッド２１に押圧するプラテ
ン押えバネ、５０は、紙送りローラ、５１紘紙押えロー
ラをそれぞれ示し、−行の印字が終了するごとに、モー
タ２９と係合した紙送りローラが回転し、紙送りがなさ
れる。発熱要素２２は、シリアル駆１方式のサーマルプ
リンタでは、一般に、縦５ドツト屯しくけ７ドツトの発
熱要素を有し、これを配置し九発熱ヘッドを横方向に移
動しながら、４×５もしくは５×７マトリツクスの文字
を形成して行く。従来のこのようなサーマルプリンタで
は、同一行の印字に於いて、印字の開始される桁の文字
と、最終桁の文字とに濃淡の差が生じることが多かった
。それは発熱ヘッド２１に熱が蓄積されて行くためであ
り、これをなくすには、印字スピードを落とす等の対策
が必要となり、曲品価値の低下をまぬかれない。本発明
は、このような不具合点を除却するものである。

第５図は本発明による、サーマルプリンタの駆動回路の
基本となる回路を用いた、電子卓上計算機（以下電卓と
略す］の一実施例の回路図の略図である。４１は、電圧
Ｖ・を発生する電源であり、４２は定電圧手段の一種で
あるゼナーダイオード、４５は、調整用の抵抗器、４４
はコンデンサである。ゼナーダイオード４２、抵抗器４
５、コンデンサ４４を基本の構成要素とする直列回路４
６と、ゼナーダイオードのゼナー電圧Ｖｘを要足させる
ために設けられた抵抗＠４５とを合わせて充電回路を形
成し、電源４１４１Ｃ直列に挿入されている。

ゼナーダイオード４２と調整用の抵抗器４３との結合点
を分圧点Ｓ点とする。４７は、コンデンサ４４の電荷を
瞬時に放電するスイッチ手段の一種であるトランジスタ
で、過電流防止用の抵抗器４８を介して、コンデンサ４
４に並列に接続されている。トランジスタ４７と抵抗器
４８によって放電回路を形成している。４９は定電圧手
段の一種であるダイオードで、抵抗器５０との直列回路
により基準電圧発生回路５７を形成し、基準電圧Ｅを発
生している。５１は電圧比較回路でありコンデンサ４４
の充電レベルに応じてオン、オフする。２１は第４図に
示し九発熱ヘッドであり発熱要素２２が配置されている
６５２は発熱４１４３２２の：＋ｔ！１′ｖｔを制御す
る給電トランジスタであり、電圧比較回路５１の出力と
、文字信号発生装置５４の出力とのゲート回路５２によ
って定められた通電時間だけ、オンし、所定の文字の印
字を可能にする。５５は、放電用のトランジスタ４７を
制御するタイミングシグナル発生装置であり、放電用の
トランジスタ４７を印字位置に同期して瞬時オンする信
号を発生している。放電時間は数十μ紅の時間で良い。

前記充電回路、放電回路、基準電圧発生回路と電圧比較
回路５１とによって通電幅制御面ｉｌ！５８を形成して
いる。通電幅制御回路５８の出力波形のパルス幅すなわ
ち発熱要素への通電時間は、ｔとする。

次に、通電傷制御回路５Ｂの動作について＠６図を用い
て詳述する。

第５図の分圧点８点の電位をｖ８とすると（５）式％式
％ （５） この時の電圧比較回路５１の出力のパルス幅ｔは（６）
式で狭わされる。

Ｅ　′ ｔ　＝　−０６ＲＡｎ　（１−ｖｏ−ｖ□）−・・・・
・（６）Ｃはコンデンサ４４の値、Ｒは調整用の抵抗器
４３の値であ〜る。

ｍ６図は、通を幅制御回路５Ｂのパルス幅ｔと電源電圧
Ｖｃとの関係を示すグラフであり、萬３図と同様の目盛
りを使用している。ｘ−ＩｍｖＣ／孔　の時の、実際の
光電電位Ｖ４ｉによって求めたｙ１直をあてはめて特性
曲線を描い友ものであり、−例として基準電圧Ｉｉ：　
−（１７（Ｖ）とし、ゼナーダイオード４２のゼナー電
圧Ｖｔｓが最大２．５（Ｖ）ｔ−脣するものどある。ｓ
Ｒ３図と同一物は同一番号で示している。実線で示され
た特性−［６１は纂５図に示された通を幅制御回路の特
性を示すものであり、６２は、傾き−２の直線である。

特性−＠６１の直Ｍ１６２に近似される範囲は、１点か
らに点であり、Ｘの値で＆６〜９２である。これを電源
電圧に換算すると、４４（Ｖ）〜４．６（Ｖ）となり、
等エネルギ特性の範囲が従来の回路に比較し大幅に広が
っている。一般に発熱要素２２への通電時間が嬌びるほ
ど熱の発散も大きくなるため、エネルギを多めに投入し
てやる必要があり、このような特性の調整は、ゼナーダ
イオード４２の定電圧値の変更や、基準電圧瓦の調整等
で容易に対することが可能である。

ｌ＠７図は本発明によるサーマルプリンタの駆動回路の
一実施例であシ、第４図、第５図と同一物は同一番号で
示している。トランジスタ７１と抵抗−７２，７３とに
よって、第４図のゼナータ”イオード４２と同様の特性
を示す定電圧手段７６を構成している。７５は、定電圧
手段の一種である、トランジスタであり、このトランジ
スタ７５と前記定電圧手段７６と抵抗器７４との直列回
路を電源４１の端子間に＃大している。定電圧手段７６
と抵抗器７４との接続点と、電源４１の一方の端子との
間に、少くとも、抵抗器７Ｂと第１のコンデンサ４４と
の直列回路を挿入している。前記定電圧手段７６と抵抗
器７８と第１のコンデンサ４４とを王な構成要素とする
充電回路を形成している。、又ｍ１のコンデンサ４４に
並列に放電用のトランジスタ４７が接続してめ９、上記
回路ｔ−総称して充放′鑞回路と首う。ダイオード７７
は、特性を＃調したい時に挿入するものである。

５０は抵抗器であり、４９は定電圧手段の一種であるゼ
ナーダイオードである。このゼナーダイオード４９に並
列に抵抗器７９を介して第２のコンチンす８０が接続さ
れている。又纂２のコンデンサと並列に、抵抗器８１を
介して放電用のトランジスタ８２が接続されていて、前
記抵抗器５０と定電圧手段４９との直列回路と定電圧手
段４９と並列に接続され九コンデンサとを主な構成要素
として基準電圧発生回路を形成している。５１は、前記
第１のコンデンサ４４と第２のコンデンサ８０の充電レ
ベルを比較する電圧比較回路である。

８３はモータ２９の軸上に固定された永久磁石で、コイ
ル金倉むヘッド９０と共にタコジェネレータ８６（以下
ＴＧ８６と略すンを構成している。８５はτＧ８Ａの波
形を放電のトランジスタ４７を瞬時オンする波形に変換
するタイミングシグナル発生装置である。上７７Ｇ８６
とタイミングシグナル発生装置８５とによって位置検出
器８７を構成している。発熱ヘッド２１は、位置をずら
したａ騨の発熱要素とｂ＃の発熱要素に分けて配置され
ていて、同時に通電されるドツト８６を減少し、マンガ
ン電池婢の電圧ドロップを小さくしてｈる。

第８図は基準電圧Ｅの変化を時間軸上で見たものであり
、９１は基準電圧Ｅの変化を、９２はトランジスタ８２
へのＣＰＵ５７からの信号を示している。Ｖａは基準電
圧Ｅの最大値で、ゼナーダイオード４９の電圧と等しく
、Ｖｔの最終的な　速電位は、抵抗器７９の値をＲＩ、
抵抗器８１の抵抗値をＲ１とすると次式（７）で表わさ
れる。

Ｒ９ ｔｐは印字工程の時間をｔｒは発熱ヘッド２１をホーム
ボジシ田ンへ復帰する復帰工程の時間を示していて、印
字が開始されるとＣ！ＰＵ５７からＨレベルの信号が出
てコンデンサ８０の電荷の放電が開始され基準電圧Ｚが
除々に低下して行く。コンデンサ４４への充電時間によ
って発熱ヘッド２１への通電時間を決定しているため、
発熱ヘッド２１の移動にともない通電時間が減少し、発
熱ヘッド２１への熱の蓄積を防ぎ、桁ごとの印字の濃淡
をなくしている。発熱ヘッド２１への熱の蓄積の時定数
に合わせるように、コンデンサ８０の値、抵抗器７９．
８１の値を決定する。伺、上記説明では、印字工程中に
トランジスタ８２を連続的にオンすることになっている
が、実際に、発熱ヘッド２１への３１１１ｔＩＬがなさ
れた時に、同時にトランジスタ８２を作動する方法もあ
りこの方が実用的である。

このように本発明は、従来のサーマルプリンタの欠点を
取り除き、桁ごとの印字１１１ｆの差をなくしたサーマ
ルプリンタの駆動回、路でありきわめて有用なものであ
る。又電源の電力消費を抑制した低消費電力のサーマル
プリンタの駆動方式を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の熱ペンの定温度制御回路の回路図であ
り、１は電源、３はコンデンサ、６は電圧比較回路、９
は熱ペンをそれぞれ示している。 第２図は、第１図の回路の加熱時間ｔと電源電圧Ｖｃの
関係を示すものである。 第３図は、４１図に示す従来の定温度制御回路の′＃Ｌ
源電圧電圧電時間の関係を示す特性図であり、横軸に、
Ｖｃ／Ｉ　　を、縦軸に、ｔ／Ｃ−Ｒを目盛っである。 編４図は、サーマルプリンタの略図であり、２１は発熱
ヘッド、２９はモータをそれぞれ示している。 第５図は、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路の
基本となる回路を用いた電卓の略図であり、４２は定電
圧手段、４４はコンデンサ、４９は定電圧手段、５１は
電圧比較回路、２２は発熱素子、５８は通電幅制御回路
をそれぞれ示している。 講６図は、本発明による通電幅制御回路の電源とパルス
１陽の関係を示すグラフである。 第７図は、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路の
一実施例であり、４４は第１のコンデンサ、８０は４２
のコンデンサ、７６は定電圧手段をそれぞれ示している
。 枳８図は、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路の
基準電圧の変化を示し九図である。 以上 第２図 第６図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ′リ　複数個の発熱要素を有し、選択的に前記発熱要素
   に通電し、印刷紙に印刷する如きサーマルプリンタの駆
   動回路に於いて、前記発熱要素の通゛−をオン、オフす
   る通電制御手段と、該通電制御手段のオン時間を前記発
   熱要素に印加される電源の電圧に応じて変化させる通電
   幅制御回路を有し。 該通電幅制御回路は、前記電源の両端に挿入された少く
   とも一つの抵抗器と＠１のコンデンサとの直列回路を最
   小構成要素とする充電回路と、前記電源の両端に挿入さ
   れた少くとも一つの抵抗器と定電圧手段との直列回路と
   前記定電圧手段と並クリに接続された第２のコンデンサ
   ｔＭｋ小構成要素とする基準電圧発生回路とからなり、
   前記＠１のコンデンサの光電レベルと、前記第２のコン
   デンサの充電レベルを比較する電圧比較回路とからなる
   ことを特徴とするサーマルプリンタの駆動回路。 ２）＠配＠１のコンデンサを（含む充電回路中に定電圧
   手段を押入した特許請求範囲第１項記賊のサーマルプリ
   ンタの駆動回路。