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発明の名称 ドットインパクトヘッド駆動回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−21859(P2007−21859A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−206555(P2005−206555)
出願日 平成17年7月15日(2005.7.15)
代理人 【識別番号】100095728
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉
発明者 岡本 忠之
要約 課題
ドットインパクトヘッド駆動回路において、ヘッドコイルに生じる逆起電力アバランシェエネルギーの影響を受けない回路構成を提供する。

解決手段
ヘッドピンを動作させるためのヘッドコイルと、前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と電源側回路との間に接続される第1の制御素子と、前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子とアースとの間に接続される第2の制御素子と、前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と前記第1の制御素子との間をアースへ接続する第1の回路と、前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子と前記第2の制御素子との間を電源側回路へ接続する第2の回路と、を有し、前記ヘッドコイルで発生した逆起電力アバランシェエネルギーを前記第2の回路を通じて前記電源側回路へ回生させる、ことを特徴とするドットインパクトヘッド駆動回路である。
特許請求の範囲
【請求項1】
ヘッドピンを動作させるためのヘッドコイルと、
前記ヘッドコイルの入力高電圧側端子と電源側回路との間に接続される第1の制御素子と、
前記ヘッドコイルの出力低電圧側端子とアースとの間に接続される第2の制御素子と、
前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と前記第1の制御素子との間をアースへ接続する第1の回路と、
前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子と前記第2の制御素子との間を電源側回路へ接続する第2の回路と、
を有し、
前記ヘッドコイルで発生したアバランシェエネルギー逆起電力を前記第2の回路を通じて前記電源側回路へ回生させる、
ことを特徴とするドットインパクトヘッド駆動回路。
【請求項2】
前記第2の制御素子はFETである、請求項1に記載のドットインパクトヘッド駆動回路。
【請求項3】
前記第1の回路は第1のダイオードを含み、該第1のダイオードは、そのアノード側がアースに接続され、そのカソード側が前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と前記第1の制御素子との間へ接続される、請求項1に記載のドットインパクトヘッド駆動回路。
【請求項4】
前記第2の回路は第2のダイオードを含み、該第2のダイオードは、そのアノード側が前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子と前記第2の制御素子との間へ接続され、そのカソード側が前記電源側回路と前記第1の制御素子との間へ接続される、請求項1に記載のドットインパクトヘッド駆動回路。
【請求項5】
ヘッドピンを動作させるための複数のヘッドコイルを備えるドットインパクトヘッド駆動回路であって、
前記複数のヘッドコイルの各々に対して、
前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と電源側回路との間に接続される第1の制御素子と、
前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子とアースとの間に接続される第2の制御素子と、
前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と前記第1の制御素子との間をアースへ接続する第1の回路と、
前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子と前記第2の制御素子との間を電源側回路へ接続する第2の回路と、
を有し、
前記ヘッドコイルで発生した逆起電力アバランシェエネルギーを前記第2の回路を通じて前記電源側回路へ回生させる、
ことを特徴とするドットインパクトヘッド駆動回路。
【請求項6】
前記第2の制御素子はFETである、請求項5に記載のドットインパクトヘッド駆動回路。
【請求項7】
前記第1の回路は第1のダイオードを含み、該第1のダイオードは、そのアノード側がアースに接続され、そのカソード側が前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と前記第1の制御素子との間へ接続される、請求項5に記載のドットインパクトヘッド駆動回路。
【請求項8】
前記第2の回路は第2のダイオードを含み、該第2のダイオードは、そのアノード側が前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子と前記第2の制御素子との間へ接続され、そのカソード側が前記電源側回路と前記第1の制御素子との間へ接続される、請求項5に記載のドットインパクトヘッド駆動回路。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明はドットインパクトヘッド駆動回路に関する。
【背景技術】
【0002】
ドットインパクトヘッド式のプリンタでは、ヘッドコイルに電流を流して、ヘッドコイルに発生する磁気吸引力によりヘッドコイルの中心に配置された鉄心を動作させることによって、この鉄心に連動するヘッドピンを打ち付けて印字を行っている。
図1は従来使用されていたドットインパクトヘッド駆動回路図の一例である。ヘッドコイル12a〜cに流す電流の制御を電源側の制御素子11とアース側の制御素子13a〜cとで行う回路構成である。電源側の制御素子11は常時オンされており、アース側の制御素子13a〜cを制御することでヘッドコイル12a〜cに流れる電流を制御してヘッドピンを動作させ、印字を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、ヘッドコイルへ流れる電流をオフしてヘッドピンの動作を停止させたとき、過渡現象により、いわゆる逆起電力アバランシェエネルギーが発生する。この逆起電力アバランシェエネルギーは大きなエネルギーであるため、以下の課題が生じていた。
ヘッドコイルに生じる逆起電力アバランシェエネルギーがアース側の制御素子に加わり、熱として発散していたため、電力損失となるとともにこの電力損失が回路素子に熱的影響を与える。また、これに伴い、アース側の制御素子は熱的影響に耐えうる素子である必要となるため、素子自体が高価なものとなる。さらに、アース側の制御素子は、熱的影響を受けにくい素子である必要があるから、大型の素子(例えば、大型トランジスタ)を使用する必要があり、その結果として回路基板の面積を大きくせざるを得なかった。
そこで、本発明は、アース側の制御素子が、ヘッドコイルへの通電をオフすることによって生じる逆起電力アバランシェエネルギーの影響を受けない回路構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は上記目的を解決すべくなされたものである。すなわち、ヘッドピンを動作させるためのヘッドコイルと、前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と電源側回路との間に接続される第1の制御素子と、前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子とアースとの間に接続される第2の制御素子と、前記ヘッドコイルの高電圧入力側端子と前記第1の制御素子との間をアースへ接続する第1の回路と、前記ヘッドコイルの低電圧出力側端子と前記第2の制御素子との間を電源側回路へ接続する第2の回路と、を有し、前記ヘッドコイルで発生した逆起電力アバランシェエネルギーを前記第2の回路を通じて前記電源側回路へ回生させる、ことを特徴とするドットインパクトヘッド駆動回路である。
【0005】
上記構成によれば、ヘッドコイルの高電圧入力側端子にはアース側からヘッドコイルの高電圧入力側端子に通電できる第1の回路が形成される。また、ヘッドコイルの低電圧出力側端子には電源側回路に通電できる第2の回路が形成される。すなわち、アース側からヘッドコイルを経由して電源側回路へ通電できる順方向の回路が形成されることになる。これにより、ヘッドコイルに生じた逆起電力アバランシェエネルギーは、第2の回路を経由して電源側回路に回生させることができる。これは、省電力化に有効である。また、第2の制御素子に逆起電力アバランシェエネルギーが加わらないため、回路素子に熱的影響を与えることもない。また、熱的影響を受けにくい素子を選定する必要もなくなるため、高価な素子を必要もない。また、大型な制御素子を必要としないため、回路基板を大きくする必要もない。
【0006】
本発明の他の実施態様として、複数のヘッドコイルに対して各々第1の制御素子と第2の回路とを接続する回路構成とすることができる。これにより、各ヘッドコイルのオン/オフを独立して制御可能となり、ヘッドピン自身が発生する誘導磁界の影響を排除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、この発明の各要素について説明する。
(ヘッドコイル)
ヘッドコイルは、コイルに電流を流すことで磁界を作り、この磁界により生じる磁気吸引力により、コイルの中心に配置された鉄心を移動させ、この鉄心に連動するヘッドピンを動作させる。このヘッドピンが打たれることにより、印字が行われることになる。
なお、本発明では、第1の制御素子に接続されるヘッドコイルの端子を高電圧側端子とし、第2の制御素子に接続されるヘッドコイルの端子を低電圧側端子とする。
【0008】
(第1の制御素子、第2の制御素子)
第1の制御素子は、ヘッドコイルの高電圧入力側端子に流れる電流を制御し、第2の制御素子はヘッドコイルの低電圧出力側端子に流れる電流を制御する。第1の制御素子及び第2の制御素子に使用される素子は特に限定されないが、例えば、トランジスタ、FETなどの3端子スイッチング素子が挙げられる。
ヘッドコイルに電流を流して印字を行う場合、第1の制御素子及び第2の制御素子の動作状況は次のようになる。まず、第1の制御素子と第2の制御素子とをオンする。これにより、ヘッドコイルへ電流が流れ、ヘッドコイルに磁気吸引力が発生し、それに連動してヘッドピンが移動して、印字される。印字後は、第2の制御素子をオフし、ヘッドコイルに流れる電流を停止させることで、ヘッドピンはもとの位置に戻ることになる。
【0009】
(第1の回路、第2の回路)
第1の回路はヘッドコイルの高電圧入力側端子と第1の制御素子との間をアースへ接続する回路であり、第2の回路はヘッドコイルの低電圧出力側端子と第2の制御素子との間を電源側回路へ接続する回路である。それぞれの回路は、ヘッドコイルへの通電をオフしたときに生じる逆起電力アバランシェエネルギーを電源側回路に回生させるための回路であり、第1の回路及び第2の回路にを設けることにより、アース→ヘッドコイル→電源側回路までの一つの回路を形成する。
例えば、第1の回路の回路構成として、ダイオードを用いる回路構成を採用することができる。ダイオードを用いる場合、アノード側をアースに接続し、カソード側をヘッドコイルの高電圧入力端子側に接続する。
同様に、第2の回路の回路構成として、ダイオードを用いる回路構成を採用することができる。ダイオードを用いる場合、アノード側をヘッドコイルの低電圧出力端子側に接続し、カソード側を電源側回路に接続する。
これにより、アース→ヘッドコイル→電源側回路が順方向となり、ヘッドコイルに生じる逆起電力アバランシェエネルギーは電源側回路に回生させることができる。他方、電源側回路→ヘッドコイル→アースは逆方向になるので、電源側回路から第2の回路を介してヘッドコイルに電流が流れることはなく、ヘッドコイル側からアース側へ第1の回路を介して電流が流れることもない。
【実施例1】
【0010】
以下、この発明の実施例について説明する。
図2は本発明の実施例であるドットインパクトヘッド駆動回路20の回路構成図である。
ドットインパクトヘッド駆動回路20は、第1の制御素子としてのFET(pチャネル)21と、ヘッドコイル22a〜cと、第2の制御素子としてのFET(nチャネル)23a〜cと、ダイオード24を含む第1の回路と、ダイオード25a〜cを含む第2の回路と、電源側回路26とで概略構成される。FET21はコントロールポートH(ctrl H)で制御され、FET23a〜cはコントロールポートL(ctrl L)a〜cで制御される。なお、この実施例の駆動回路20は、説明の都合上、3つのヘッドコイル22a〜cを駆動制御の対象としているが、インパクトヘッドに要求されるドット数に応じて、そのヘッドコイルの数を任意に設定できることは言うまでもない。
【0011】
回路素子の接続構成は次の通りである。FET21のソース側は電源側回路26に接続され、ゲート側はコントローラ(ctrl)Hに接続され、ドレイン側はヘッドコイル22a〜cの高電圧入力側端子とダイオード24のカソード側に接続される。FET23a〜cのソース側はアースに接続され、ゲート側はコントローラ(ctrl)La〜cに接続され、ドレイン側はヘッドコイル22a〜cの低電圧出力側端子とダイオード25a〜cのアノード側に接続される。ダイオード24のアノード側はアースに接続される。ダイオード25a〜cのカソード側は電源側回路26とFET21のソース側に接続される。
【0012】
FET21は、ヘッドコイル22a〜cへ流れる電流を制御する。FET21はpチャネル型のFETであり、その制御はコントロールHを用いてゲート(G)にかかる電圧を制御することで、ゲート(G)ーソース(S)間の電圧を制御して行う。FET21がオンのとき、電源側回路26からヘッドコイル22a〜cの高電圧入力側端子に対して通電状態となる。
ヘッドコイル22a〜cは、そのコイル内に電流を流すことにより、磁気吸引力を発生させ、この磁気吸引力により鉄心を移動させ、この鉄心に連動するヘッドピン(図示せず)を移動させる。ヘッドピンを移動させることにより印字が行われる。
FET23a〜cは、ヘッドコイル22a〜cへ流れる電流を制御する。FET23a〜cはnチャネル型のFETであり、その制御はコントロールLa〜cを用いてゲート(G)にかかる電圧を制御することで、ゲート(G)−ソース(S)間の電圧を制御して行う。FET23a〜cがオンのとき、ヘッドコイル22a〜cの低電圧出力側端子からアースに対して通電状態となる。FET23a〜cはヘッドコイル22a〜cに対応して接続されており、FET23a〜cを制御することで各ヘッドコイル22a〜cへ流れる電流を制御することができる。
電源側回路26は、ドットインパクトヘッド駆動回路20への電力(電源電圧24V)を供給する。また、ヘッドコイル22a〜cで発生した逆起電力アバランシェエネルギーを充電する。逆起電力アバランシェエネルギーの充電には電源側回路11に備えられたコンデンサ(図示せず)を使用して充電を行う。
【0013】
以下に、ドットインパクトヘッド駆動回路20の動作を説明する。
図3はヘッドコイル22a〜cに流れる電流(I)と、FET23a〜cにかかる電圧(V)と、ヘッドピンの移動距離(X)を示すタイミング図である。
FET21及びFET23a〜cをオンすることにより、ヘッドコイル22a〜cに電流が流れ始める(a点)。これにより、ヘッドコイル22a〜cに磁界が発生し、磁界による磁気吸引力により鉄心を移動させ、この鉄心に連動してヘッドピンが移動する。
ヘッドコイル22a〜cに流れる電流値がピークとなったとき(b点)、ヘッドピンの移動位置が最大となり、ヘッドピンが打ち付けられ、印字が行われることとなる。
印字後はFET23a〜cがオフとなり(この実施例ではFET21はオンを維持)、ヘッドコイル22a〜cへの通電が遮断されるが、ヘッドコイル22a〜cに発生した磁界を維持しようとする電流がヘッドコイル22a〜cに流れるため、電流Iは急激には低下せず、なだらかに減衰する(c点)。また、これに伴い、ヘッドコイル22a〜cには逆起電力アバランシェエネルギーが発生するため、FET22a〜cをオフしたことによりヘッドコイル22a〜cにかかる電圧(V)は、本来は、電源電圧に逆起電力アバランシェエネルギー分の電圧が重畳された電圧となるが(b−c点間の点線部分)、この逆起電力アバランシェエネルギーはヘッドコイル22a〜cからダイオード25a〜cを介して、電源側回路26へと回生されるため、FET23a〜cにかかる電圧は電源電圧のままとなる。
なお、ヘッドピンの位置Xは、移動したときの慣性力が残っているため、すぐにはもとに位置(0点)には戻らず、なだらかにもとに位置に移動する(d点)。
【0014】
以上のように、ヘッドコイル22a〜cについて、アースからヘッドコイル22a〜cの高電圧入力側端子に接続される第1の回路と、ヘッドコイル22a〜cの低電圧出力側端子から電源側端子に接続される第2の回路とを形成することにより、ヘッドコイル22a〜cに生じた逆起電力アバランシェエネルギーを電源側回路へ回生させることができる。これにより、逆起電力アバランシェエネルギーの発生による高電圧がFET23a〜cに印加されることがなくなる。よって、第2の制御素子として、低い定格電圧のFET23a〜cを使用可能となり、もって駆動回路を安価に提供することができる。
【実施例2】
【0015】
図4は本発明の他の実施例であるドットインパクトヘッド駆動回路30の回路構成図である。実施例1と同一の要素には同一の符号付してその説明を省略する。
実施例1の駆動回路20において、例えば、ヘッドコイル22aに対してハーフドットの位置でヘッドコイル22bを駆動させようとすると、ヘッドコイル22aがオフにもかかわらず、FET21を必ずオン状態としなければならない。すると、ヘッドコイル22a、ダイオード25aを含む第2の回路及びFET21において、図5に示すように、ヘッドコイルで発生する誘導磁界を維持する電流経路(図中破線で指示)が形成される。かかる電流経路が形成されると、ヘッドコイル22aに誘導電流が流れ、ヘッドコイル22aが作用するヘッドピンの戻り動作の抵抗となり、印字品質を低下させるおそれがある。
そこで、本実施例のドットインパクトヘッド駆動回路では、各ヘッドコイル22a〜cに対して、それぞれ第1の制御素子としてのFET31a〜cと、第2の制御素子としてのFET23a〜cと、第1の回路を構成するダイオード34a〜cと、第2の回路を構成するダイオード25a〜cとを備える回路構成とする。
【0016】
図4における回路素子の接続構成は次の通りである。FET31a〜cのソース側は電源側回路26と、ダイオード25a〜cとに接続され、ゲート側はctrl H a〜cが接続され、ドレイン側はヘッドコイル22a〜cと、ダイオード34a〜cとに接続される。ヘッドコイル22a〜cの低電圧出力側端子はFET23a〜cのドレイン側と、ダイオード25a〜cのアノード側に接続される。FET23a〜cのゲート側はctrl L a〜cに接続され、ソース側はアースに接続される。ダイオード34a〜cのアノード側はアースに接続される。ダイオード25a〜cのカソード側は電源側回路26に接続される。
【0017】
このように構成されたドットインパクトヘッド駆動回路30では、各ヘッドコイル22a〜cにそれぞれFET31a〜cが独立して設けられている。したがって、ヘッドコイル22bをオンするタイミングの如何にかかわらず、ヘッドコイル22aのオフの間、FET31aをオフとすることができる。これにより、図5に示した破線の電流回路の形成が防止され、ヘッドコイル22aに誘導磁界が発生することを確実に防止することができる。よって、ヘッドコイル22aが作用するヘッドピンの戻り動作が円滑になり、高い印字品質を確保できる。
【0018】
図6はヘッドコイル22aに流れる電流(Ia)と、FET23aにかかる電圧(Va)と、ヘッドピンの移動距離(Xa)及びヘッドコイル22bに流れる電流(Ib)を示すタイミング図である。
FET31a及びFET23aをオンすることにより、ヘッドコイル22aに電流が流れ始める(a点)。これにより、ヘッドコイル22aに磁界が発生し、磁界による磁気吸引力により鉄心を移動させ、鉄心に連動してヘッドピンが移動する。
ヘッドコイル22aに流れる電流値がピークとなったとき(b点)、ヘッドピンの移動位置も最大となり、ヘッドピンが打ち付けられ、印字が行われることとなる。
印字後はFET31a及びFET23aをオフとし、ヘッドコイル22aへの通電が遮断されるため、電流Iaは急減に減衰する(c点)。また、これに伴い、ヘッドコイル22aには逆起電力アバランシェエネルギーが発生するが、ヘッドコイル22aからダイオード24aを介して、電源側回路26へと回生される。
一方、ヘッドコイル22bでハーフドット印字を行う場合、例えば、c点のタイミングで、FET31b及びFET23bをオンすることとなるが、このときFET31aはオフ状態であるため、ヘッドコイル22aに誘導磁界は生じない。
【0019】
以上のように、各ヘッドコイル22a〜cに対して、電源側のFET31a〜cを接続させることにより、各ヘッドコイル22a〜cを個別に制御することができるようになる。これにより、電源側のFETを一つで制御する場合に生じる誘導電流は遮断されるため、ハーフドット印字においても高い印字品質が得られる。
【0020】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】図1は従来のドットインパクトヘッド駆動回路の回路構成図である。
【図2】図2は実施例1で使用するドットインパクトヘッド駆動回路の回路構成図である。
【図3】図3は実施例1のドットインパクトヘッド駆動回路の動作を説明するタイミング図である。
【図4】図4は実施例2で使用するドットインパクトヘッド駆動回路の回路構成図である。
【図5】図5は誘導電流経路が形成されたドットインパクトヘッド駆動回路である。
【図6】図6は実施例2のドットインパクトヘッド駆動回路の動作を説明するタイミング図である。
【符号の説明】
【0022】
10 20 30 ドットインパクトヘッド駆動回路、11 21 31 FET、12 22 ヘッドコイル、12 23 FET、24 ダイオード、25 35 ダイオード、26 電源側回路




 

 


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