CN1895901A - 用于驱动点冲击头的电路 - Google Patents

Abstract

一种适于驱动点冲击头的头针的电路。每一个头线圈具有第一端子和第二端子，并且适于制动头针之一。第一控制元件可操作用于控制流经每一个头线圈的第一端子的电流。每一个第二控制元件可操作用于控制流经一个相关头线圈的第二端子的电流。第一电路可操作用于向电源电路返回当去激活至少一个头线圈时产生的反电动势雪崩能量。第二电路可操作用于将反电动势雪崩能量返回电源电路；以及第三电路，当去激活第一控制元件时激活所述第三电路，并且当激活第一控制元件时去激活所述第三电路。

Description

用于驱动点冲击头的电路

技术领域

本发明涉及一种用于驱动点冲击头的、包括感应电流切断电路的驱动电路(以下称作头驱动电路)。

背景技术

在采用点冲击头的打印机中，电流流经头线圈，并且由在头线圈中产生的磁引力来操作在头线圈中设置的铁芯，以便当与铁芯耦合的头针(打印针)来撞击打印介质时，进行打印。

图1示出了一种传统头驱动电路10的示例。具体地，这是一种由电源侧控制元件11和地侧控制元件13a、13b、13c来控制流经头线圈12a、12b和12c的电流的电路配置。由控制端口H提供的控制信号来控制电源侧控制元件11，以便在执行打印时电源侧控制元件11正常处于导通状态。通过利用由控制端口La、Lb、Lc提供的控制信号来控制地侧控制元件13a、13b、13c，控制了流向操作头针的头线圈12a、12b、12c的电流，由此执行打印。

然而，当切断流向头线圈的电流以便停止头针的操作时，由于瞬间现象，产生了所谓的反电动势雪崩能量。由于该反电动势雪崩能量较大，已经出现了下面的问题。

在头线圈中产生的返回电动势雪崩能量被施加到地侧控制元件，并且在这里成为热辐射。这导致功率损失，在热方面影响电路元件。此外，地侧控制元件必须是能够承受热影响的元件，因此，元件本身比较昂贵。此外，由于地侧控制元件必须是不易受到热影响的元件，必须将大型元件(例如大型晶体管)用作地侧控制元件。结果，必须要增大电路板的面积。

图2示出了能够解决上述问题的头驱动电路20的另一个示例。

头驱动电路20包括：FET(p沟道型)21；头线圈22a、22b、22c；FET(n沟道型)23a、23b、23c；二极管24；二极管25a、25b、25c；以及电源电路26。由控制端口H控制FET 21，同时分别由控制端口La、Lb、Lc来控制FET 23。

FET 21的源极端子与电源电路26相连，其栅极端子与控制端口H相连，以及其漏极端子与头线圈22a、22b、22c的高电压输入端子和二极管24的阴极相连。FET 23a、23b、23c的源极端子分别接地，其栅极端子分别与控制端口La、Lb、Lc相连，以及其漏极端子分别与头线圈22a、22b、22c的低电压输出端子和二极管25a、25b、25c的阳极相连。二极管25a、25b、25c的阴极分别与电源电路26相连。二极管24的阳极接地。

FET 21控制流向头线圈22a、22b、22c的电流。通过控制端口H来控制施加到FET 21的栅极端子的电压，以便控制栅极端子和源极端子之间的电压。当导通FET 21时，头线圈22a、22b、22c的高电压输入端子与电源电路26电连接。

当使电流流入头线圈22a、22b、22c中的任意一个时，产生磁引力，移动相关的铁芯和头针，以便执行打印。

FET 23a、23b、23c分别控制流入头线圈22a、22b、22c的电流。通过每一个控制端口La、Lb、Lc来控制施加到每一个FET 23a、23b、23c的栅极端子的电压，以便控制其栅极端子和源极端子之间的电压。当导通FET 23a、23b、23c时，将电流从头线圈22a、22b、22c的低电压输出端子馈送到地。连接FET 23a、23b、23c，以便分别与头线圈22a、22b、22c相对应，通过分别导通FET 23a、23b、23c，能够控制流向相应的任意一个头线圈22a、22b、22c的电流。

电源电路26向头驱动电路20提供电源电压(24V)，并对在头线圈22a、22b、22c中产生并反馈到电源电路26的反电动势雪崩能量进行充电。当对反电动势雪崩能量进行充电时，使用了在电源电路26中设置的电容器(未示出)。

利用上述配置，形成了能够将头线圈22a、22b、22c的高电压输入端子接地的第一电路以及能够将头线圈22a、22b、22c的低电压输出端子与电源电路26电连接的第二电路。因此，能够通过第二电路将在头线圈22a、22b、22c中产生的反电动势雪崩能量反馈到电源电路26。这对于节约功率有效。此外，由于没有将反电动势雪崩能量施加到FET 23a、23b、23c，电路元件没有遭受热影响。此外，由于无需选择不易受到热影响的元件，不必使用昂贵的元件。此外，由于无需大型控制元件，不必增大电路基板的尺寸。

然而，如果执行所谓的半点打印，其中利用上述头驱动电路20顺序地执行利用相邻头线圈(例如22a和22b)的打印操作，则在去激活头线圈22a的同时，FET 21必须保持导通，以便激活头线圈22b。在这种情况下，在第二电路中形成了由图2中的虚线表示的电流路径。电流路径包括头线圈22a、二极管25a和FET 21，以便保持在头线圈22a中产生的感应场。当形成这种电流路径时，使得感应电流流向头线圈22a，这向由头线圈22a制动的头针的返回操作设置了阻力，由此降低了打印质量。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种头驱动电路，能够防止头线圈中感应场的产生，由此消除头针的返回操作的阻力，以便保持打印质量。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种适于驱动点冲击头的头针的电路，包括：

多个头线圈，每一个头线圈具有第一端子和第二端子，并且适于制动头针之一；

第一控制元件，可操作用于控制流经每一个头线圈的第一端子的电流，并且具有：

第一端子，与每一个头线圈的第一端子电连接；以及

第二端子，适于与电源电路电连接；

多个第二控制元件，每一个第二控制元件可操作用于控制流经一个相关头线圈的第二端子的电流，并且具有：

第一端子，与所述一个相关头线圈的第二端子电连接；以及

第二端子，接地；

第一电路，可操作用于向电源电路返回当去激活至少一个头线圈时产生的反电动势雪崩能量，第一电路包括：

第一端，与第一控制元件的第一端子和每一个头线圈的第一端子电连接；以及

第二端，接地；以及

第二电路，可操作用于将反电动势雪崩能量返回电源电路，并且包括：

第一端，与每一个第二控制元件的第一端子和每一个头线圈的第二端子电连接；

第二端，适于与电源电路电连接；以及

第三电路，被配置成当去激活第一控制元件时激活所述第三电路，并且当激活第一控制元件时去激活所述第三电路。

利用上述配置，当电流流经任意一个头线圈时，去激活第二电路，并且当切断流向头线圈的电流时，激活第二电路。因此，利用第三电路，能够将执行一次打印操作(去激活第一控制元件)之后产生的反电动势雪崩能量返回到电源电路。当再次激活第一控制元件以便执行后续的打印操作时，去激活第三电路，以便防止在头线圈中产生感应电流。结果，由于在头线圈中没有产生感应磁场，头针能够毫无阻力地返回其原始位置。

每一个第一控制元件和第二控制元件可以是例如晶体管之类的具有三个端子的开关元件，更具体地，是场效应晶体管。当第一控制元件和一个第二控制元件分别导通时，使电流流经一个相关的头线圈，在头线圈中产生磁引力。当产生磁引力时，移动一个相关的头针，由此执行打印。在打印之后，导通第二控制元件，由此停止流向所述一个头线圈的电流，因此，所述一个头线圈返回其初始位置。

第一电路可以包括二极管。二极管的阴极可以充当第一端，二极管的阳极可以充当第二端。

第二电路可以包括多个二极管。每一个二极管的阳极可以充当第一端。每一个二极管的阴极可以与第三电路电连接。

利用上述配置，经由头线圈从地到电源电路的方向成为正向，因此，在头线圈中产生的反电动势雪崩能量可以被返回电源电路。另一方面，由于经由头线圈从电源电路到地的方向成为反向，没有电流经由第二电路从头线圈流向电源电路，并且没有电流经由第一电路从头线圈流向地。

第三电路可以包括：场效应晶体管和电容器，电容器的一端与场效应晶体管的栅极端子电连接。

附图说明

通过参考附图来详细描述优选的典型实施例，本发明的上述目的和优点将更加显而易见，图中：

图1是示出了传统头驱动电路的第一示例的电路图；

图2是示出了传统头驱动电路的第二示例的电路图；

图3是示出了根据本发明第一实施例的头驱动电路的电路图；

图4A到4D是用于解释图3的头驱动电路的操作的时序图；以及

图5是示出了根据本发明第二实施例的头驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面将参考附图来详细描述本发明的实施例。

如图3所示，根据本发明第一实施例的头驱动电路30包括：FET(p沟道型)31；头线圈32a、32b、32c；FET(n沟道型)33a、33b、33c；二极管34；二极管35a、35b、35c；电源电路36；以及感应电流切断电路37。由控制端口H控制FET 31，同时分别由控制端口La、Lb、Lc来控制FET 33。在本实施例中，为了便于解释，将三个头线圈32a、32b、32c用作驱动构件；然而，不用说，可以根据点冲击头所需的点的数目来任意地设置头线圈的数目。

FET 31的源极端子与电源电路36相连，其栅极端子与控制端口H相连，以及其漏极端子与头线圈32a、32b、32c的高电压输入端子和二极管34的阴极相连。FET 33a、33b、33c的源极端子分别接地，其栅极端子分别与控制端口La、Lb、Lc相连，以及FET 33a、33b、33c的漏极端子分别与头线圈32a、32b、32c的低电压输出端子和二极管35a、35b、35c的阳极相连。二极管35a、35b、35c的阴极分别与感应电流切断电路37相连。二极管34的阳极接地。

FET 31控制流向头线圈32a、32b、32c的电流。通过控制端口H来控制施加到FET 31的栅极端子的电压，以便控制栅极端子和源极端子之间的电压。当导通FET 31时，头线圈32a、32b、32c的高电压输入端子与电源电路36电连接。

当使电流流入头线圈32a、32b、32c中的任意一个时，产生磁引力，移动相关的铁芯和头针，以便执行打印。

FET 33a、33b、33c分别控制流入头线圈32a、32b、32c的电流。通过每一个控制端口La、Lb、Lc来控制施加到每一个FET 33a、33b、33c的栅极端子的电压，以便控制其栅极端子和源极端子之间的电压。当导通FET 33a、33b、33c时，将电流从头线圈32a、32b、32c的低电压输出端子馈送到地。连接FET 33a、33b、33c，以便分别与头线圈32a、32b、32c相对应；通过分别导通FET 33a、33b、33c，能够控制流向相应的任意一个头线圈32a、32b、32c的电流。

电源电路36向头驱动电路30提供电源电压(24V)，并对在头线圈32a、32b、32c中产生并反馈到电源电路36的反电动势雪崩能量进行充电。当对反电动势雪崩能量进行充电时，使用了在电源电路36中设置的电容器(未示出)。

感应电流切断电路37包括FET(n沟道型)371、电容器372和电阻器373。当FET 371的栅极端子的电压高于其源极端子的电压时，FET 371导通。连接电容器372，以便控制FET 371的导通持续时间。即，使电流能够在FET 317中流动，直到对电容器完全充电为止。电流的流动引起电阻器373中的电压降，由此导通FET 371。在电容器372的充电完成之后，FET 372截止并且切断电流。

现在，将给出当利用上述头驱动电路30来执行半点打印时要执行的操作的描述。例如，考虑顺序地执行利用头线圈32a的打印和利用头线圈32b的打印的情况。

图4A示出了流向头线圈32a的电流(1a)。图4B示出了施加到FET 33a的电压(V)。图4C示出了头针的位移量(Xa)。图4D示出了流向头线圈32b的电流(1b)。

当FET 31和FET 33a导通时，电流开始流向头线圈32a(点a)。响应于此，在头线圈32a中产生磁场，由于这种磁场导致的磁引力移动铁芯，并且由于与铁芯相连，头针移动。

当流向头线圈32a的电流的值达到峰值(点b)时，头针的位移变为最大，并且头针撞击打印介质，由此执行打印。

在执行打印之后，FET 32a导通，并且切断了向头线圈32a的电流提供。然而，由于保持在头线圈32a中产生的磁场的电流流向头线圈32a，电流不会突然下降，而是逐渐地衰减(点C)。此外，作为结果，在头线圈32a中产生了反电动势雪崩能量；然而，反电动势雪崩能量经由二极管34a和感应电流切断电路37从头线圈32a返回到电源电路36。

在头线圈32a中产生的反电动势雪崩能量通过二极管35a，并且在对电容器372进行的同时将电压施加到电阻器373。因此，导通FET371，并且将反电动势雪崩能量返回到电源电路36。FET 371保持导通状态，直到电容器372的充电完成为止；然而，在充电完成之后，FET 371截止，由此不能向电源电路36提供电流。因此，切断了在头线圈32a中产生的感应电流，即使当FET 31导通时，也能够毫无问题地执行半点打印(利用头线圈32b的打印)。

在本实施例中，当FET 31导通时，断开了感应电流切断电路37；而当FET 31截止时，接通了感应电流切断电路37。当断开感应电流切断电路37时，切断了在头线圈32中产生的感应电流的路径，因此防止感应电流流向头线圈32a。因此，头针能够毫无阻力地返回其原始位置(点d)，这使得能够以较高的打印质量来执行半点打印。

接下来，将参考图5来描述第二实施例，这里由相同的参考数字或字符来表示与第一实施例中相似的组件，并且省略对于其的重复描述。

在本实施例中，头驱动电路40包括：头线圈32a、32b、32c；FET(p沟道型)41；FET(n沟道型)33a、33b、33c；二极管34；二极管35a、35b、35c；晶体管47；电容器48；FET(p沟道型)50；晶体管51；以及电阻器49、52、53、54、55。

FET 41的源极端子与电源电路36相连，其栅极端子与晶体管51的发射极、电阻器54和电阻器55相连，以及其漏极端子与头线圈32a、32b、32c的高电压输入端子和二极管34的阴极相连。头线圈32a、32b、32c的低电压输出端子分别与FET 33a、33b、33c的漏极端子和二极管35a、35b、35c的阳极相连。FET 33a、33b、33c的栅极端子分别与控制端口La、Lb、Lc相连，而其源极端子分别接地。此外，二极管34的阳极接地。

晶体管47的基极端子与控制端口H相连，其发射极端子与地相连，以及其集电极端子与电容器48和电阻器49相连。FET 50的栅极端子与电容器48和电阻器49之间存在的驱动电路的中间部分相连，其源极端子与二极管35a、35b、35c的阴极和电阻器49相连，以及其漏极端子与电源电路36相连。晶体管51的基极端子与电阻器52和53之间存在的驱动电路的中间部分相连，而其发射极端子与电源电路36相连。

接下来，将给出头驱动电路40的操作的描述。

为了使电流流向头线圈32a从而移动头针并执行打印，通过断开控制端口H来截止晶体管47。在该状态下，没有电流流向晶体管51的基极端子，晶体管51也保持截止。另一方面，由于将电源电压施加到电阻器54，施加到FET 41的栅极端子的电压低于施加到其源极端子的电压，导通FET 41，由此从电源电路36向头线圈32a提供电流。此外，通过当控制端口H断开时接通控制端口La，将电流从头线圈32a提供到地。结果，使电流流经头线圈32a，因此头针撞击打印介质，由此执行打印。

在打印之后，必须将在头线圈32a中产生的反电动势雪崩能量返回到电源电路36，然后，必须防止到头线圈32a的感应电流的流动。因此，必须执行以下操作。

通过在打印完成处接通控制端口H，导通晶体管47，因此电流还流向晶体管51的基极端子，由此导通晶体管51。结果，施加到FET 41的栅极端子的电压在电势上等于施加到其源极端子的电压，因此截止FET 41。

此外，通过接通控制端口H，导通晶体管47，因此，从电阻器49向地提供电流。结果，在FET 50的源极和栅极端子之间出现了电压降，由此导通FET 50。在FET 50保持导通状态的时间期间，反电动势雪崩能量被返回电源电路36。由电容器48的静电容量来控制FET50的导通持续时间。当电容器48的充电完成时，截止FET 50，因此切断了从头线圈32a到电源电路36的电流提供。结果，切断了感应电流。

如上所述，在本实施例中，同样，当激活感应电流切断电路时，在正在产生感应场时，感应电流切断电路切断了在头线圈中产生的感应电流的路径，防止了感应电流流向头线圈。因此，头针能够毫无阻力地返回原始位置，由此能够执行半点打印。

顺便地，在本实施例中，为了在给定时间处切断感应电流，在第二电路中采用了包括两个或更多元件的电路；然而，可选地，可以在第二电路中采用开关元件，并且可以利用端口信号来控制开关元件的接通/断开。

本发明不局限于本发明的上述实施例及其描述。根据本发明，在不脱离所附专利权利要求书以及本领域普通技术人员能够容易理解的前提下，也可以进行其他各种改变和修改。

Claims (5)

1.一种适于驱动点冲击头的头针的电路，包括：

多个头线圈，每一个头线圈具有第一端子和第二端子，并且适于驱动头针之一；

第一控制元件，可操作用于控制流经每一个头线圈的第一端子的电流；

多个第二控制元件，每一个第二控制元件可操作用于控制流经一个相关头线圈的第二端子的电流；

第一电路，可操作用于向电源电路返回当至少一个头线圈被去激活时产生的反电动势雪崩能量；

第二电路，可操作用于将反电动势雪崩能量返回电源电路；

第三电路，被配置成当去激活第一控制元件时激活所述第三电路，并且当激活第一控制元件时去激活所述第三电路；

所述第一控制元件具有：

第一端子，与每一个头线圈的第一端子电连接；以及

第二端子，适于与电源电路电连接；

所述第二控制元件均具有：

第一端子，与所述一个相关头线圈的第二端子电连接；以及

第二端子，接地；

所述第一电路包括：

第一端，与第一控制元件的第一端子和每一个头线圈的第一端子电连接；以及

第二端，接地

所述第二电路包括：

第一端，与每一个第二控制元件的第一端子和每一个头线圈的第二端子电连接；

第二端，适于与电源电路电连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其中：

至少一个第二控制元件是场效应晶体管。

3.根据权利要求1所述的电路，其中：

第一电路包括二极管；以及

所述二极管的阴极充当所述第一端，所述二极管的阳极充当所述第二端。

4.根据权利要求1所述的电路，其中：

所述第二电路包括多个二极管；

每一个所述二极管的阳极充当所述第一端；以及

每一个所述二极管的阴极与第三电路电连接。

5.根据权利要求1所述的电路，其中：

所述第三电路包括：

场效应晶体管；以及

电容器，其一端与所述场效应晶体管的栅极端子电连接。

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