JPS6238149B2 - - Google Patents

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JPS6238149B2
JPS6238149B2 JP12276681A JP12276681A JPS6238149B2 JP S6238149 B2 JPS6238149 B2 JP S6238149B2 JP 12276681 A JP12276681 A JP 12276681A JP 12276681 A JP12276681 A JP 12276681A JP S6238149 B2 JPS6238149 B2 JP S6238149B2
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heat generating
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thermal printer
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Masahiro Minowa
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Seiko Epson Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/35Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads providing current or voltage to the thermal head

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  • Electronic Switches (AREA)

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53―15378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V
C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2を介して電源1に直列接
続され、スイツチ4が前記コンデンサ3に並列接
続されて、上記回路によつて充放電回路11を形
成する。5は前記スイツチ4を一定周期で開閉す
るスイツチ駆動回路、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いる。
9は熱ペン、10は熱ペン9のスイツチで、電圧
比較回路6の出力によつてオン,オフされ、熱ペ
ン9の温度を電源電圧VCの変動によらず一定温
度に保たれるよう作動する。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、選択的にスイツチ10を制御す
る回路等が必要であるが、一定温度に熱して安定
した印字品質を得る原理は変らない。第1図に於
けるスイツチ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によつ
て分圧された電圧Eまでの充電時間tを電圧比較
回路6によつて取り出し、加熱時間tだけ一定周
期Tごとにスイツチ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VCの関係を
示す図で、電源電圧が高いV1の時は充電時間が
速くなり、加熱時間は短いt1となり、電源電圧が
低いV2の時は、加熱時間は長いt2となる。
熱ペンの抵抗値を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。
W=V /r×t/T …(1) 温度が一定になるためには、エネルギが一定で
あれば良いから、この時のtとVCの関係は t∝1/V …(2) となれば良い。
このような関係を、等エネルギ特性又は等温度
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
3の容量をC、抵抗器2の抵抗値をRとすると、
(3)式で表わされる。
t=−C・Rlo(1−E/V) …(3) これをX軸にVC/E,y軸にt/CRを対数目
盛にとつて示したのが、第3図である。31は(3)
式をCRで除した特性曲線であり、32は傾きが
−2の直線である。この直線32と平行な点の軌
跡の関係式は、次式(4)で表わされる。
y=α1/X α=定数 …(4) すなわち、等温度特性のtとVの関係式(2)も式
(4)と同じであり、直線32と平行な軌跡では温度
が一定である。特性曲線31の直線32に平行に
近似できる部分はP点からQ点であり、Xの値に
してX=1.3〜1.6程度である。いま仮に、電源を
マンガン電池4本とすると、初期値は6.5V程度
であり、この時、X=VC/E=1.6となるのでE
=4.06(V),X=1.3のときE=4.06であれば、
その時のVCは約5.3(V)となる。すなわち、
6.5(V)〜5.3(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、SUM3に於いて0.5Ω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、電圧降下が著しいため、もつと広い
電圧範囲にわたつ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
あつても印字品質に大きく影響を与えるため、も
つと直線32に近い特性を必要とする。加えて、
特性曲線31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つているた
め、サーマルプリンタの発熱要素のように破壊し
や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
回路による電力消費が大きく、電池駆動に不向き
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駆動回路を提供することにあ
る。更に、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。
第4図は、本発明によるサーマルプリンタの駆
動回路の一実施例を用いた、電子卓上計算機(以
下電卓と略す)の回路の略図である。41は電源
である電池、42は電源供給用のスイツチ手段の
一種であるトランジスタ、43はその制御用のト
ランジスタであり、プリンタを必要としない電卓
の使用状態では、トランジスタ42はオフ状態で
ある。44は第一の定電圧手段の一種であるゼナ
ーダイオード、45は抵抗器、46は第二の定電
圧手段の一種であるダイオードであり、ゼナーダ
イオード44と抵抗器45,ダイオード46とに
よつて、電源電圧VCを分圧する分圧回路47を
形成している。ゼナーダイオード44の電圧はV
Zである。分圧回路47中の任意の分圧点である
S点と電源の一端との間に、調整用抵抗器48を
介して、コンデンサ50が接続されている。この
コンデンサ50と並列に、保護用抵抗器51とト
ランジスタ52とで構成される放電回路が接続さ
れている。53は、前記コンデンサ50の充電レ
ベルに応じてオン,オフするスイツチング回路の
一種である電圧比較回路であり、ゼナーダイオー
ド54と、抵抗器55の直列回路によつて基準電
圧Eを作り出し、この基準電圧Eとコンデンサ5
0の電圧レベルを比較し、電圧比較回路53の出
力がオン,オフする。
第4図では、充電レベルが電圧Eに達すると、
電圧比較回路53の出力は、ローレベルとなる。
以上の回路により、サーマルプリンタの発熱要素
への通電時間が、電源電圧に応じて決定され、こ
れらの回路を総称して通電幅制御回路とし、56
で示す。60は発熱要素、61は発熱要素を配置
したセラミツク等の基材からなる発熱ヘツドをそ
れぞれ表わす。一般に縦一列に7ドツトの発熱要
素60を配置した発熱ヘツド61を横方向に移動
しながら、5×7マトリツクスの文字をドツトに
よつて形成して行く。この時、発熱要素60への
通電を制御するのが、通電制御手段の一種である
トランジスタ63である。64は演算処理及びプ
リンタのコントロールを行なうCPU、65は文
字信号発生装置であり、CPUにマイクロプロセ
ツサを用いている時は、一般にI/Oポートが用
いられる。文字信号発生装置65の出力と電圧比
較回路53の出力をアンドゲート66を通すこと
により、トランジスタ63は電源電圧に応じた時
間だけオンし、適正な濃度の印字がなされること
になる。67は発熱ヘツドの位置を検出し、印字
のタイミングシグナルを発生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52
を瞬時オンする信号を発生している。放電時間
は、数十μsecの時間であれば良い。
次に、通電幅制御回路56の動作について、第
5図,第6図を用いて詳述する。
第5図は、電源電圧VCと、分圧回路47中の
S点の電位をVSとした時のVCとVSの相関を示
す図である。ゼナーダイオード44は一例とし
て、ゼナー電圧VZが最大2.5(V)を有するもの
であり、ダイオード46はシリコンダイオード
で、最大0.7(V)程度のものである。ダイオー
ド46は、電源電圧VCが低下して、ダイオード
46内を流れる電流が小さくなつても、その順方
向電圧があまり変化しないため、VSはVCに対し
て第5図の特性曲線70のような特性を示す。S
点の電位VSは、コンデンサ50への実際の充電
電位である。S点の電位は、VCの下降により、
Cが、4(V)近くまでは、次式(5)で近似され
る。
S=VC−VZ …(5) この時の電圧比較回路53の出力のパルス幅t
は、(6)式で表わされる。
t=−C・Rlo(1−E/V−V) …(6) Cはコンデンサ50の値、Rは調整用抵抗器4
8の値である。ダイオード46が省略された場合
は、ほぼ(6)式で表わされる。省略されていない場
合は、(7)式で表わされる。
t=−C・Rlo(1−E/V) …(7) 第6図は、通電幅制御回路56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、第3
図と同様の目盛りを使用している。X=VC/E
の時の、実際の充電電位VSによつて求めたy値
をあてはめて特性曲線を描いたものであり、一例
として基準電圧E=0.7(V)として、第3図と
同一物は同一番号で示している。71は分圧回路
47を用いた本発明による通電幅制御回路56の
特性曲線であり、X=6.0〜9.2の範囲(第6図の
J点からK点まで)で、傾き−2の直線72に平
行な特性を有している。これを電圧値で見るとX
×E=VCであるから、3.6(V)〜6.4(V)の
範囲となり、従来の回路と比較して、等エネルギ
ー特性の範囲が大幅に広がつている。すなわち、
電池等の電源41の容量が減少し、電圧が下降し
てきても、発熱要素60には適正な電力が与えら
れ、適正な濃度が保たれることになる。尚、特性
曲線上に破線で示された特性曲線73は、第二の
定電圧手段46を省略した時の特性曲線であり、
X=6.8〜9.2の範囲で、直線72にほぼ近似さ
れ、特性曲線31より、その電圧範囲は広がつて
いる。ニツケルカドミウム電池のように電圧の変
動範囲のせまい電池では、この特性でも充分に使
用できるものである。又、抵抗器45をも省略
し、第一の定電圧手段44と調整用抵抗器48、
コンデンサ50の直列回路を電源に直列に接続す
る構成にしても、ほぼ特性曲線73と同様の特性
が得られる。このように、本発明によるサーマル
プリンタの駆動回路は、電源に応じて通電時間が
広がるため、無駄な電力消費を行なうことがほと
んどないというすぐれた特徴を有している。
第7図は、本発明によるサーマルプリンタの駆
動回路の他の実施例を用いた電卓の回路図の略図
であり、第4図と同一物は同一番号で示してい
る。第一の定電圧手段に、トランジスタ81、抵
抗器82,83を用いたトランジスタの定電圧特
性を利用しているため、抵抗器83(もしくは抵
抗器82)に可変抵抗器を使用することにより、
Zを調整し、特性を変えることができる。又、
第二の定電圧手段にもトランジスタ84を用いて
いる。この分圧回路47のS点とコンデンサ50
に接続された調整用抵抗器48との間に、ダイオ
ード85が挿入されているが、これは、特性を微
妙に変化したい時等に用いるものであり、なくて
も良い。52は放電用のトランジスタで、保護抵
抗器は省略されている。第4図の比較回路53に
換えて、トランジスタ86を用い、コンデンサ5
0の充電レベルがトランジスタ86のベースエミ
ツタ間電圧(以下はVbeと略す)に達すると、ト
ランジスタ86はオンする。すなわち、Vbe=基
準電圧Eとなる。87はトランジスタ86の負荷
抵抗器あり、これとトランジスタ86とによつて
スイツチング回路を形成している。Vbeの温度変
化によるトランジスタ86の出力のパルス幅の変
化は、発熱要素60への通電時間の温度特性と一
致するため、温度補償の働きを兼ねることができ
る。以上の回路によつて、通電幅制御回路90を
構成している。91は、アンドゲート92との接
続のための波形整形用のバツフアである。
発熱ヘツド61上に配置された発熱要素60
は、移動方向Aと同一方向にa群とb群にずらし
て配置されていて、同一タイミングに通電される
ドツト数を最大4ドツトにしている。93はa群
の、94はb群の文字信号発生装置を、それぞれ
示している。95は、サーマルプリンタの駆動源
であるモータで、発熱ヘツド61をA方向に移動
したり、紙送りをしたりする動力源である。96
はモータ95の軸上に固定された永久磁石で、コ
イルを含む磁気ヘツド97と共にタコジエネレー
タ98(以下はTG98と略す)を構成してい
る。TG98は、発熱要素60のa群及びb群の
印字タイミングを検出する。TG98を設置する
ことにより、モータ95のスピードに無関係に、
印刷紙に対して等ピツチのドツト間隔を保証する
ことができる。TG98の出力をタイミングシグ
ナル発生装置99によつて、放電用のトランジス
タ52を瞬時オンする波形に変換し、かつ、
CPU64への入力信号を作り出している。TG9
8とタイミングシグナル発生装置99とによつて
印字の位置を検出する位置検出器100を構成し
ている。
第8図は、第7図のサーマルプリンタの駆動回
路のタイミング図である。101はTG98の出
力波形であり、モータの回転によつて磁気ヘツド
90のコイルに正弦波が発生する。102は位置
検出器100の出力波形で、パルス幅のきわめて
小さい、パルス波形であり、放電用のトランジス
タ52は、TG98の周期に同期してオン,オフ
を繰り返す。最初の通電位置をT0(a)とすると、
T0(b)のタイミングの後に一列分の印字が完了
し、順次T1(a),T1(b)と進み、文字が形成され
る。103は、通電幅制御回路56のトランジス
タ86の出力波形を示し、電源電圧VCの変化に
応じてパルス幅が変化する。T0(b)のタイミング
時のように、仮に通電するドツト数が多く電圧が
低いVC1となると、パルス幅tは伸びて長いTW1
となり、逆に、電圧が上昇して高いVC2となる
と、パルス幅tは短いTW2となる。出力波形10
3と、文字信号発生装置93,94とをアンドゲ
ート92によつて結合し、a群,b群の選択,発
熱要素60の選択を行ないながら所定の文字が形
成されて行く。
尚、温度特性をVbeによる変化以上に必要とす
る場合は、調整抵抗器48に、直列又は並列に、
サーミスタ等の温度検出素子を接続すれば良い。
又、本発明によるサーマルプリンタの駆動回路
は、第4図,第7図に上げた回路に限定されるも
のではなく、同様の原理を用いるものすべてに適
用されるものである。例えば、定電圧手段には、
第4図,第7図に示したものの他に、ダイオード
の順方向特性を利用し、電圧VZの大きさにあわ
せて、1コあるいは数コを直列に接続して用いる
ことでも代用することができる。
以上、本発明によるサーマルプリンタの駆動回
路は、きわめて簡略にして、安価な通電幅制御回
路により、電源電圧の変動に対して安定な印字品
質を得るものであり、マンガン電池等の小容量の
電池に於けるサーマルプリンタの駆動を可能に
し、かつ、省電力を可能にするきわめて有用なも
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一
部を示す図であり、1は電源、11は充放電回
路、9は熱ペンをそれぞれ示している。第2図
は、加熱時間tと電源電圧VCの関係を示す図で
ある。第3図は、第1図に示す回路の特性を示す
図であり、x軸にVC/E,y軸にt/C・Rを
対数目盛にとつて示してある。第4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を
用いた電子卓上計算機の回路図の略図であり、4
4は第一の定電圧手段、46は第二の定電圧手
段、47は分圧回路、48は調整用抵抗器、50
はコンデンサ、52は放電用のトランジスタ、5
3は比較回路、60は発熱要素、63は通電制御
トランジスタをそれぞれ示している。第5図は、
電源電圧VCと分圧回路中のS点の電位VSとの相
関を示す図である。第6図は、通電幅制御回路5
6のパルス幅tと電源電圧VCとの相関を示すグ
ラフであり、第3図と同様の目盛りを使用してい
る。71は本発明による通電幅56の特性曲線で
あり、73は、本発明による通電幅制御回路の他
の実施例の特性である。第7図は、本発明によ
る、サーマルプリンタの駆動回路の他の実施例を
用いた電卓の回路図の略図であり、第一の定電圧
手段をトランジスタ81と抵抗器82,83によ
つて構成している。コンデンサの充電レベルに応
じてオン,オフするスイツチング回路にトランジ
スタ86を用いている。95はモータ、98はタ
コジエネレータ、100は位置検出器をそれぞれ
示している。第8図は、第7図のサーマルプリン
タの駆動回路のタイミング図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 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、前記発熱要素の通電
    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、前記電源電圧を第一の定電
    圧手段と、抵抗器と、第二の定電圧手段との直列
    回路により分圧する分圧回路と、該分圧回路中の
    任意の分圧点と前記電源の一端との間に挿入され
    たコンデンサと、該コンデンサの両端を開閉する
    放電回路と、前記コンデンサの充電レベルに応じ
    てオン,オフするスイツチング回路とからなるこ
    とを特徴とするサーマルプリンタの駆動回路。 2 前記発熱要素の移動に対応して、印字位置を
    検出する位置検出器を備え、該位置検出器の出力
    に同期して前記放電回路を作動する特許請求の範
    囲第1項記載のサーマルプリンタの駆動回路。
JP12276681A 1981-08-05 1981-08-05 サ−マルプリンタの駆動回路 Granted JPS5824466A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6327272A (ja) * 1986-07-21 1988-02-04 Terumo Corp サーマルプリンタの通電制御回路
US4828407A (en) * 1987-05-29 1989-05-09 Sanders Associates, Inc. Circuit for improving the resolution in electrostatic printers

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