JPS6238151B2 - - 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制度制御回路の
一部であり、特公昭53―15378にて公知されてい
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Vc
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。Pw＝Ｖｃ^２／ｒ×ｔ／Ｔ―(1) 温度が一定になるためには、エネルギが一定で
あれば良いからその時のｔとVcの関係は、 Vc²×ｔ＝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事にす
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・Rln（１−Ｅ／Ｖｃ） ―(3) これをｘ軸にVc／Ｅ ｙ軸にｔ／Ｃ・Ｒ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＝α１／ｘ^２ α＝定数 ―(4) すなわち等温度特性のｔとVc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＝Vc／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、発熱ヘツドの蓄熱効果によつて、
文字の書き初めが薄く、ヘツドの移動に従つて濃
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、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。

以上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
卓と称す）の回路図の略図である。２１は電圧
Vcを発生する電源であり、２２は定電圧手段の
一種であるゼナーダイオード、２３は調整用の抵
抗器、２４はコンデンサである。ゼナーダイオー
ド２２、抵抗器２３、コンデンサ２４を基本の構
成要素とする直列回路２６と、ゼナーダイオード
のゼナー電圧Vzを安定させるために設けられた
抵抗器２５とを合わせて充電回路を形成し、電源
２１に直列に挿入されている。ゼナーダイオード
２２と調整用の抵抗器２３との結合点を分圧点Ｓ
とする。２７はコンデンサ２４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２８を介して、コンデ
ンサ２４に並列に接続されている。トランジスタ
２７と抵抗器２８とによつて放電回路を形成して
いる。２９は、前記定電圧手段２２と抵抗器２３
との直列回路を開閉するノイズ防止用のトランジ
スタであり、３０は過電流保護用の抵抗器であ
る。このトランジスタは、定電圧手段２２の両端
を直接開閉するように接続しても良い。３１はコ
ンデンサ２４の充電レベルに応じてオン，オフす
るスイツチングトランジスタであり、３２はその
負荷抵抗器である。スイツチングトランジスタの
出力を抵抗器３３を介して、前記ノイズ防止用の
トランジスタ２９のベースに接続してある。前記
充電回路、放電回路とスイツチングトランジスタ
３１と、ノイズ防止用のトランジスタ２９とを主
な構成要素として通電幅制御回路３４を形成して
いる。３５は、スイツチングトランジスタ３１の
出力に接続されたバツフアである。３６は発熱要
素、３８は発熱要素３６への通電を制御する通電
制御手段の一種であるトランジスタであり、３９
は所定の文字を形店するための信号を発生する文
字信号発生装置である。バツフア３５と文字信号
発生装置３９とのアンドゲート４０により、トラ
ンジスタ３８のオン時間が決定され所定の文字が
形度される。３７は発熱要素を配置した発熱ヘツ
ドを表わしている。４１は、印字位置に対応した
信号を発生する位置検出器であり、CPU４２に
対して信号を伝達するとともに放電用のトランジ
スタ２７を瞬時オンする信号を発生している。放
電時間はコンデンサの容量によつても違うが一般
に数十μsecの時間で良い。

次に、通電幅制御回路３４の動作について第５
図を用いて詳述する。

第４図の分圧点Ｓ点の電位をVsとするとVsは
(5)式で表わされる。

Vs＝Vc−Vz ……(5) この時、スイツチングトランジスタ３１の出力
パルス幅をｔとするとｔは(6)式で表わされる。

ｔ＝−Ｃ・Rln（１−Ｅ／Ｖｃ−Ｖｚ）……(6) Ｅは、スイツチングトランジスタ３１のベース
エミツタ間電圧であり、Vzは定電圧手段２２の
端子電圧である。Ｃはコンデンサ２４の値、Ｒは
調整用の抵抗器２３の値である。

第５図は、通電幅制御回路３４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、実際の充電々位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、基
準電圧Ｅは一般に0.7V程度であり、ゼナーダイ
オード２２のゼナー電圧は最大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４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6.6〜9.2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３６への通電時間が延びるほど
熱の発散も大きくなるため、エネルギを多目に投
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２２の定電圧値の変更や、
基準電圧Ｅの調整等で容易に対処することが可能
である。

ノイズ防止用のトランジスタ２９は、特性にほ
とんど関与するものではなく、次のような理由で
設けられている。すなわち発熱要素３６への通電
が重なつて大きな電流を流すと、マンガン電池で
はその内部抵抗によつて電位が急激に低下したり
する、また電池の終了近くでも低い電圧状態とな
つている。この時、分圧点Ｓでは更に低い電圧と
なつていて、スイツチングトランジスタのベース
エミツタ間電圧に近い状態となることもある。こ
のような低い電圧状態の時に、サーマルプリンタ
等に一般に良く用いられているDCモータから発
生するノイズ等によつて、スイツチングトランジ
スタのオン状態が逆転し、本来印字すべき時間で
ない時に、印字信号が出され誤印字となることが
ある。これはスイツチングトランジスタへのベー
ス電流の供給が足りないためである。

本発明は、このような不具点をも解消するもの
であり、パルス幅制御回路３４の放電用のトラン
ジスタ２７への入力が発生しスイツチングトラン
ジスタがオフ状態からオン状態となつた後は、ノ
イズ防止用のトランジスタ２９がオンし、充分な
ベース電流をスイツチングトランジスタ３１へ供
給することにより、ノイズによる誤動作を防止す
ることができる。

第６図は、本発明による他の実施例のサーマル
プリンタの駆動回路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にて示し、以
下に詳述する。

第４図の定電圧手段２２は、第６図に於いて、
トランジスタ５３、抵抗器５６，５７によつて構
成された第１の定電圧手段５４と置き換つてい
る。

このような電圧を可変できる定電圧手段を用い
ることにより、特性を調節することが容易とな
る。また、第１の定電圧手段５４と直列に、抵抗
器２５と第２の定電圧手段５５が接続され、電源
間に挿入されている。このように接続することに
より、分圧点Ｓ点の電位は、電源電圧Vcが下降
しても定電圧手段５５の電位に近づくとこの電位
を一定時間維持することができ、第５図の特性曲
線７１のように、Ｌ点の範囲で直線６２に近い特
性となり、等濃度な印字が広い電圧範囲に於いて
可能となる。２９は、ノイズ防止用のトランジス
タであり、第１の定電圧手段５４の両端を開閉す
る如く接続されている。５８，５９はインバータ
であり、スイツチングトランジスタ３１の出力を
このインバータ５８，５９を介してノイズ防止用
のトランジスタのベースの入力信号としている。
尚、６５は、特性を微調したい時に挿入する定電
圧手段の一種であるダイオードである。次に、６
０はサーマルプリンタに一般的に用いられるDC
モータであり、この軸上に、マグネツト６１が固
着され、磁気ヘツド６２によつて、一般に、サイ
ンカーブの波形を得る。６３は、この出力波形を
整形し、コンデンサ２４を瞬時放電する信号を発
生するタイミングシグナル発生回路であり、マグ
ネツト６１磁気ヘツド６２、タイミングシグナル
発生回路とによつて位置検出器６４を構成してい
る。

一般には、タイミングシグナル発生回路では、
磁気ヘツドの波形を整形し、CPUによつてこの
信号を取り込み、この信号に同期して、新たに
CPUから放電用のトランジスタ２７への信号を
発することが多い。

５１は、通電幅制御回路３４への電源の供給を
オン，オフする電源供給トランジスタであり、サ
ーマルプリンタを使用しない時は、電源をオフ
し、無駄な電力を消費しないために設けられてい
る。５２は、電源供給トランジスタを駆動するト
ランジスタである。

以上詳述した如く、本発明は、従来のサーマル
プリンタの駆動回路の欠点を取り除き、低消費電
力であり、かつ、ノイズに強い、安定したサーマ
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。尚、定電圧手段は、第４図，第６図に
限定されたものでなく、複数個のダイオードの直
列接続や、これと他の定電圧手段との組み合わせ
等が考えられ、いずれの方法も特性に合わせ充分
その効果を上げ得るものである。

【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と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の
通電時間の関係を示す特性図であり、横軸に、ｘ
＝Vc／Ｅを、縦軸に、ｙ＝ｔ／Ｃ・Ｒを目盛つ
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卓の略図であ
り、２２は定電圧手段、２４はコンデンサ、２７
は放電用のトランジスタ、３１はコンデンサ２４
の充電レベルに応じてオン・オフするスイツチン
グトランジスタ、２９はノイズ防止用のトランジ
スタ、３４は通電幅制御回路、３６は発熱要素を
それぞれ示している。第５図は、本発明による通
電幅制御回路のパルス幅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。第６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、トランジスタ５３、抵抗
器５６，５７とによつて定電圧手段を構成してい
る。６０はDCモータ、６４は位置検出器をそれ
ぞれ示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、前記電源の一端に接続された
   コンデンサと、該コンデンサの他端と前記電源の
   他端との間に挿入した定電圧手段と抵抗器との直
   列回路と、該直列回路の両端もしくは前記定電圧
   手段の両端を開閉する少くとも一つのノイズ防止
   用のトランジスタと、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トランジ
   スタを最小構成要素とし、前記スイツチングトラ
   ンジスタの出力もしくは該出力と同位相の信号を
   前記ノイズ防止用のトランジスタのベースに接続
   したことを特徴とするサーマルプリンタの駆動回
   路。