JPS6238150B2 - - Google Patents

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V₀
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を一定同期で開閉
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V₀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Ｖ_c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。

PW＝Ｖ_ｃ ^２／ｒ_１×ｔ／Ｔ ………(1) 温度が一定になるためには、エネルキが一定であ
れば良いからその時のｔとＶ_cの関係は V² _cxt＝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
３の電量比Ｃ、抵抗器２の抵抗体をＲとすると(3)
式で表わされる。

ｔ＝−Ｃ・Rln（１−Ｅ／Ｖ_ｃ） ……(3) これをｘ軸にＶ_c／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。１２は(3)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＝ｄ１／ｘ ｄ＝定数 ……(4) すなわち等温度特性のｔとＶ_cの関係式(2)も式(4)
と同じであり、直線１３と平行な軌跡では温度が
一定である。特性曲線１２の直線１３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＝VE／Ｅ＝1.6となるのでＥ＝4.06
（Ｖ）となる。ｘ＝1.3のとき、Ｅ＝4.06であれば
その時のＶ_c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、電圧降下が著るしいため、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
直線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、発熱ヘツドの蓄電効果によつて、文字の書き
初めが薄く、ヘツドの移動に縦つて濃くなり、場
合によつては、ドツトがにじんで見ずらくなると
いう現象もあつた。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、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
キをなくし、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。第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を配置した発熱ヘツドである。
２４はプラテン、２５は発熱ヘツド２１を固定す
るキヤリツジ、２７は溝カム２８を有し、この溝
カムとキヤリツジ２５に設けられた突起物によつ
て、キヤリツジ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駆動源
であるモータ、３２はモータ２９の回転を伝える
歯車をそれぞれ表わしている。第４Ｂ図は、サー
マルプリンタの側面図であり、２３は、印刷紙、
２６は、プラテン２４を発熱ヘツド２１に押圧す
るプラテン押えバネ、３０は、紙送りローラ、３
１は紙押えローラをそれぞれ示し、一行の印字が
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、シリアル駆動方式のサーマルプリンタでは、
一般に、縦５ドツトもしくは７ドツトの発熱要素
を有し、これを配置した発熱ヘツドを横方向に移
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つた。それは発熱ヘツド２
１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、商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_c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、４３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４３、
コンデンサ４４を基本の構成要素とする直列回路
４６と、ゼナーダイオードのゼナー電圧Ｖ_Zを要
足させるために設けられた抵抗器４５とを合わせ
て充電回路を形成し、電源４１に直列に挿入され
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ツチ手
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４４に並列に接
続されている。トランジスタ４７と抵抗器４８に
よつ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図に示した発熱ヘツドであ
り発熱要素２２が配置されている。５２は発熱要
素２２の通電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５３によつて定めら
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
＋μ_sec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
つて通電幅制御回路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、通電幅制御回路５８の動作について第６
図を用いて詳述する。

第５図の分圧点Ｓ点の電位をＶ_Sとすると(5)式
で表わされる。

Ｖ_S＝Ｖ_c−Ｖ_Z ………(5) この時の電圧比較回路５１の出力のパルス幅ｔ
は(6)式で表わされる。

ｔ＝−Ｃ・Rln（１−Ｅ／Ｖ_ｃ−Ｖ_Ｚ）……(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。

第６図は、通電幅制御回路５８のパルス幅ｔと
電源電圧Ｖ_c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＝Ｖ_c／Ｅ
の時の、実際の充電電位Ｖ_S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、ゼナーダイ
オード４２のゼナー電圧Ｖ_Zが最大2.5（Ｖ）を有
するものである。第３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曲線６１は第５図
に示された通電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。特性曲線６
１の直線６２に近似される範囲は、Ｊ点からＫ点
であり、Ｘの値で6.6〜92である。これを電源電
圧に換算すると、6.4（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
に広がつている。一般に発熱要素２２への通電時
間が延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Ｅの調整等で容易に対する
ことが可能である。

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、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
抗器７２，７３とによつて、第４図のゼナーダイ
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の端子間に挿入している。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７８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とを主な構成要素とする充電回路を形成し
ている。又第１のコンデンサ４４に並列に放電用
のトランジスタ４７が接続してあり、上記回路を
総称して充放電回路と言う。ダイオード７７は、
特性を微調したい時に挿入するものである。

５０は抵抗器であり、１４９は定電圧手段の一
種であるゼナーダイオードである。抵抗器５０と
ゼナーダイオード１４９との直列回路によつて定
電圧発生回路を形成している。このゼナーダイオ
ード１４９に並列に抵抗器７９を介して第２のコ
ンデンサ８０が接続されている。又、第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５
０と定電圧手段であるゼナーダイオード１４９と
の直列回路と定電圧手段であるゼナーダイオード
１４９と並列に接続された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、コイルを含むヘツド９０と共にタコジ
エネレータ８６（以下TG８６と略す）を構成し
ている。８５はTG８６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。上記TG８６とタイ
ミングシグナル発生装置８５とによつて位置検出
器８７を構成している。発熱ヘツド２１は、位置
をずらしたａ群の発熱要素とｂ群の発熱要素に分
けて配置されていて、同時に通電されるドツト数
を減少し、マンガン電池等の電圧ドロツプを小さ
くしている。

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。Vd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、Vlの最終的な到
達電位は、抵抗器７９の値をR₁、抵抗器８１の
抵抗値をR₂とすると次式(7)で表わされる。

Vl＝Vd×Ｒ_２／Ｒ_１＋Ｒ_２ ……(7) tpは印字工程の時間をtrは発熱ヘツド２１をホ
ームポジシヨ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CPU５７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Ｅが除々に低下して行く。コン
デンサ４４への充電時間によつて発熱ヘツド２１
への通電時間を決定しているため、発熱ヘツド２
１の移動にともない通電時間が減少し、発熱ヘツ
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。発熱ヘツド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。尚、上記説明
では、印字工程中にトランジスタ８２を連続的に
オンすることになつているが、実際に、発熱ヘツ
ド２１への通電がなされた時に、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、桁ごとの印字濃度の差をなく
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
Ｖ_cの関係を示すものである。第３図は、第１図
に示す従来の定温度制御回路の電源電圧と通電時
間の関係を示す特性図であり、横軸に、Ｖ_c／Ｅ
を、縦軸に、ｔ／Ｃ・Ｒを目盛つてある。第４図
は、サーマルプリンタの略図であり、２１は発熱
ヘツド、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。第６図は、本発明による通電幅制御回路の電
源とパルス幅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
は第２のコンデンサ、７６は定電圧手段をそれぞ
れ示している。第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た図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の発熱要素を有し、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、前記発熱要素へ
   の通電時間を決定する通電幅制御回路とを有し、
   該通電幅制御回路は電源端子間に挿入された少な
   くとも一つの抵抗器と第１のコンデンサとの直列
   回路を備えた充電回路と前記前記第１のコンデン
   サに並列接続し前記第１のコンデンサの放電を行
   なう放電回路と、少なくとも前記電源端子の一方
   の端子に接続した定電圧発生回路と、該定電圧発
   生回路に接続した少なくとも一つの抵抗器と第２
   のコンデンサとの直列回路と該第２のコンデンサ
   に並列に接続して前記第２のコンデンサの放電を
   行なう放電回路とを備えた基準電圧発生回路と、
   前記第１のコンデンサの充電レベルと前記第２の
   コンデンサの充電レベルを比較する電圧比較回路
   からなり、前記基準電圧発生回路は前記発熱要素
   を配置した発熱ヘツドの熱蓄積の時定数に対応し
   た時定数を有し、前記電圧比較回路によつて前記
   発熱要素への印加エネルギーを決定することを特
   徴とするサーマルプリンタの駆動回路。