JP3208765B2 - サーマルラインプリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第５図，第６図） 発明が解決しようとする課題（第７図） 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例（第２図〜第４図） 発明の効果 〔概要〕 モータ駆動制御装置、特にバッテリー電源で駆動する
携帯用プリンタ等に内蔵されるモータの停電力消費化に
関し、 該携帯用プリンタの負荷トルクの変化に無関係にモー
タ駆動電流を制御することなく、負荷の始動、定常トル
クに合わせてそれを制御し、その電力損失の低減化を図
ることを目的とし、 プラテンを回転駆動するモータと、前記モータに間欠
的に駆動電流を供給して該モータを回転させるステッピ
ングモータ駆動制御装置と、前記プラテンの回転方向に
紙送りされる記録紙の進行方向に対して直角方向に配列
されたサーマルヘッド群を有し、該サーマルヘッド群は
複数ブロックの発熱制御領域に分割されてなるライン状
発熱体ヘッドと、前記発熱体ヘッドが前記記録紙を介し
て前記プラテンに押しつけられている状態で、かつ前記
プラテンの回転により前記記録紙が紙送りされている状
態において、前記各ブロックの発熱制御領域を順次変え
て、前記記録紙に印字する発熱制御手段とを有し、 前記モータ駆動制御装置から前記モータに供給する間
欠供給電流の一相は、最も電流値の高い第１の部分と、
該第１の電流部分よりも低い電流値の第２の部分と、電
流供給が停止される第３の部分とを有し、 前記第１の電流部分を供給してプラテンの回転始動
し、回転始動後は、第２の電流部分を供給し、前記発熱
制御領域を別のブロックに変更するときに前記第３の電
流部分を供給することを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、モータ駆動制御装置に関するものであり、
更に詳しく言えばバッテリー電源駆動をする携帯用プリ
ンタ等に内蔵されるモータの低電力消費化に関するもの
である。

近年、電車内での乗り越しの精算や倉庫業務における
保管管理等において、その場所で入力情報をインプット
し、レシートを顧客に配布したり、荷物に入出荷票等を
貼付したりすることが可能なハンディプリンタが用いら
れている。

これによれば、高速印刷可能なラインプリンタのモー
タ駆動を多段階制御して、パワーセイブを図ることがで
きる制御装置が望まれている。

〔従来の技術〕

第５図〜７図は、従来例に係る説明図である。

第５図は、従来例のモータ駆動制御装置に係るプリン
タの構成図を示している。

図において、携帯用プリンタの中でも印字速度の速い
ラインサーマルプリンタは、CPU1,モータ駆動制御装置
2,モータ3,プラテン5,インターフェース5,データバッフ
ァ6,文字パターン発生回路7,ヘッド駆動回路8,発熱体ヘ
ッド９及び内蔵バッテリーE2から成る。

当該ラインサーマルプリンタの機能は、まず発熱体ヘ
ッド９とプラテン４との間に感熱紙10を挿入し、プラテ
ン４に接続されたモータ３を介して該感熱紙10を順次送
り込む。この際に、モータ３はモータ駆動制御装置２に
より制御される。

次に、インターフェース５に入力された外部入力デー
タDINに基づく印字データを、データバッファ６及び文
字パターン発生回路７からヘッド駆動回路８に入力す
る。

これにより、発熱体ヘッド９とプラテン４との間に挿
入された感熱紙10に印字することができる。

これらの構成回路等は内蔵バッテリー電源E2により駆
動される。

第６図は、従来例のモータ駆動制御装置に係る構成図
であり、モータ３の１相分の駆動電流を制御する回路を
示している。

図において、モータ駆動制御装置２は、インバータIN
6,抵抗素子R5,R19から成るゲート制御回路と、電界効果
トランジスタQ5、抵抗素子R25,R26、ダイオードD5、ツ
ェナーダイオードZD3から成るモータ駆動電流制御回路
から構成されている。

当該制御装置２の機能は、まずCPU1からのスイッチン
グデータＤに基づいて、インバータIN6,抵抗素子R5,R19
を介してゲート入力電圧を発生し、それを電界効果トラ
ンジスタQ5のゲートに入力する。

このゲート入力電圧によってトランジスタQ5の「O
N」，「OFF」動作を制御することにより、内蔵バッテリ
ー電源E2と該トランジスタQ5との間に接続されたモータ
３の駆動電流Idを制御することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図（ａ），（ｂ）は従来例の問題点に係る説明図
であり、同図（ａ）は、ラインサーマルプリンタの印字
方法を説明する拡大図を示している。

図において、ラインサーマルプリンタは、ワイヤード
ットプリンタやシリアルサーマルプリンタと異なり、感
光紙10を停止させることなく、発熱体ヘッド９を常時プ
ラテン４に押しつけた状態で紙送りされている。

この状態で用紙進行方向Ａに対して垂直方向（印字領
域移動方向）Ｂに例えば、５分割された印字領域ｃを１
ステップ毎に発熱体ヘッド９の発熱制御領域Ｄを移動す
るものである。これにより、感光紙10を一定速度で紙送
りしながら、プリントアウトすることができ、印字速度
の高速化を図ることができる。

同図（ｂ）は、ラインサーマルプリンタに係るモータ
３の１相当たりの電流Idの通電状態を示している。

図において、T1はパワーON期間であり、モータ３に電
流Idが通電されている状態である。これは、印字領域ｃ
に発熱体ヘッド９を押しつけた状態で感光紙10を紙送り
する際のモータ３の駆動状態を示すものである。T2は、
パワーOFF期間であり、モータ３に電流Idが通電されて
いない状態である。これは、発熱制御領域Ｄが当該ステ
ップから次のステップに移行している状態である。

ところで、バッテリー電源E2で駆動するラインサーマ
ルプリンタは、発熱制御領域Ｄが印字領域ｃを、例えば
ステップからステップへ移行するときのみモータ３
の駆動電流IdをOFFするように制御されている。これに
より、モータ駆動に係る電力消費の低減を図っている。

しかし、ステップに発熱制御領域Ｄが移動を完了し
てモータ３が再始動され、発熱制御領域Ｄが次ステップ
に移動するまでの間、駆動電流Idが「Ｈ」レベルを継
続した状態に制御されている。

これにより、該モータ３の負荷トルクが減少した分の
駆動電流Idに係る電力が無駄になり、電力損失が増大す
ることになる。従って、バッテリー電源E2の消耗が早く
なり、単位バッテリー電源に対する使用継続時間が短く
なるという問題がる。

本発明は、かかる従来例の問題点に鑑みて創作された
ものであり、携帯用プリンタの負荷トルクの変化に無関
係にモータ駆動電流を制御することなく、負荷の始動，
定常トルクに合わせてそれを制御し、その電力損失の低
減化を図ることを可能とする。モータ駆動制御装置の提
供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本願発明は、プラテンを回転駆動するモータと、前記
モータに間欠的に駆動電流を供給して該モータを回転さ
せるステッピングモータ駆動制御装置と、前記プラテン
の回転方向に紙送りされる記録紙の進行方向に対して直
角方向に配列されたサーマルヘッド群を有し、該サーマ
ルヘッド群は複数ブロックの発熱制御領域に分割されて
なるライン状発熱体ヘッドと、前記発熱体ヘッドが前記
記録紙を介して前記プラテンに押しつけられている状態
で、かつ前記プラテンの回転により前記記録紙が紙送り
されている状態において、前記各ブロックの発熱制御領
域を順次変えて、前記記録紙に印字する発熱制御手段と
を有し、 前記モータ駆動制御装置から前記モータに供給する間
欠供給電流の一相は、最も電流値の高い第１の部分と、
該第１の電流部分よりも低い電流値の第２の部分と、電
流供給が停止される第３の部分とを有し、 前記第１の電流部分を供給してプラテンの回転始動
し、回転始動後は、第２の電流部分を供給し、前記発熱
制御領域を別のブロックに変更するときに前記第３の電
流部分を供給することを特徴とする。

〔作 用〕

本願発明のサーマルラインプリンタにおいては、プラ
テンを回転するステッピングモータに供給される間欠供
給電流の各相が、最も電流値の高い第１の部分と、該第
１の電流部分よりも低い電流値の第２の部分と、電流供
給が停止される第３の部分とを有しており、プラテンの
回転の開始時には、最も電流値の高い第１の部分を供給
する。これにより、負荷トルクが大きな回転開始時にも
円滑な回転ができる。

また、回転後には、負荷トルクが小さくなるので、こ
れに合わせて該第１の電流部分よりも低い電流値の第２
の部分を供給する。これにより回転動作が円滑になると
ともに、無駄な電力消費を防止することができる。

さらに、発熱制御領域が次のブロックの発熱制御領域
に移行するときに前記第３の電流部分を供給する、すな
わち、全く電流を供給しないようにして、無駄な電力消
費を防止している。

このように、本願発明によれば、発熱体ヘッドが記録
紙を介してプラテンに押しつけられ、かつプラテンの回
転により前記記録紙が紙送りされている大きな負荷がか
かっている状態において、間欠電流の各相毎に大きさの
異なる三種類の電流部分を有し、かつ該三種類の電流部
分を負荷トルクに対応させて供給しているので、回転駆
動動作を円滑にするとともに、無駄な電力消費を防止す
ることができる。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説明を
する。

第２〜４図は、本発明の実施例に係るモータ駆動制御
装置を説明する図であり、第２図は、本発明の実施例の
モータ駆動制御装置に係る構成図を示している。

同図は、バッテリー電源で駆動するラインサーマルプ
リンタの２相励磁モータ駆動電流Idを３段階制御をする
構成図を示している。

図において、21は第１図における制御手段11の一実施
例となる制御回路であり、CPU24からの制御データD31〜
35に基づいて、３段階制御に必要な第1,第２のスイッチ
ングデータD11〜D14及びD21〜D24を出力するものであ
る。制御回路21はインバータIN1〜IN5及び二入力NOR回
路21a〜21dからなる。

インバータIN1〜IN4は、CPU24からの制御データD31〜
D34を反転して、第１のスイッチングデータD11〜D14を
ゲート電圧発生回路22aに出力するものである。

インバータIN5は、CPU24からのモータ出力アップ／ダ
ウンに係る制御データD35を反転して、それを二入力NOR
回路21a〜21dに出力するものである。

二入力NOR回路21a〜21dはCPU24からの制御データD31
〜D34と、インバータIN5からの反転制御データを入力し
て第２のスイッチングデータD21〜D24を出力するもので
ある。

22aは第１図における第１のゲート電圧発生手段12Aと
第２のゲート電圧発生手段12Bとを合わせたゲート電圧
発生回路であり、第1,第２のスイッチングデータD11,D2
1に基づいて、ゲート電圧VG1,VG2及びVG3の３通りの電
圧を発生するものである。ゲート電圧発生回路22bは、
第1,第２のスイッチングデータD12,D22に基づいて３通
りのゲート電圧VG1,VG2及びVG3を発生するものである。
回路22bは、抵抗素子R2,R13及びR14から成り、トランジ
スタQ2のゲートに接続されている。

ゲート電圧発生回路22cは、第1,第２のスイッチング
データD13,D23に基づいて３通りのゲート電圧VG1,VG2及
びVG3を発生するものである。回路22cは、抵抗素子R3,R
15及びR16から成り、トランジスタQ3のゲートに接続さ
れている。

ゲート電圧発生回路22dは、第1,第２のスイッチング
データD14,D24に係るゲート電圧VG1,VG2及びVG3を発生
するものである。該回路22dは、抵抗素子R4,R17およびR
18から成り、トランジスタQ4のゲートに接続されてい
る。

Q1〜Q4は電界効果トランジスタであり、第1,第２及び
第３のゲート電圧VG1,VG2及びVG3に基づいて、２相励磁
モータ23の励磁電流Idを３段階制御するものである。

該トランジスタQ1は、モータ23のＡ端子に係るモータ
駆動電流を、Q2は端子に係るモータ駆動電流を、Q3は
Ｂ端子に係るモータ駆動電流を、Q4は端子に係るモー
タ駆動電流を、それぞれ制御分担をしている。また、該
トランジスタQ1〜Q4のスイッチング動作は、ゲート電圧
VG1（VG1＞VG2＞VG3）により、負荷の始動トルクに係る
駆動電流をモータ23に供給し、ゲート電圧VG2により負
荷の定常トルクに係る駆動電流をモータ23に供給するも
のである。なお、ゲート電圧VG3＝０により、該トラン
ジスタQ1〜Q4はOFFする。

23は２相励磁モータであり、感光紙を順送りするもの
である。該モータ23は、電気角π/2〔rad〕に配置され
た一対の電磁コイルに端子A,および,B,が設けら
れ、それぞれの端子Ａ,Bに中性点COMが設けられて
いる。また、それぞれの中性点COMは、互いに接続され
て、バッテリー電源E1に接続されている。

なお、ダイオードD1〜D4やツェナーダイオードZD1,ZD
2は、各端子A,,B,に係る駆動電流Idの逆流を阻止す
るものである。

また、電界効果トランジスタQ1やQ4に接続された、抵
抗素子R21,R22およびトランジスタQ3やQ4に接続された
抵抗素子R23,R24は、温度補償をするものである。これ
は、該トランジスタの温度上昇に伴う動作の不安定状態
を補償するものである。

24は、CPU（中央演算処理装置）であり、当該モータ
駆動制御装置や発熱体ヘッド回路等の入出力を制御する
ものである。

次に当該モータ駆動制御装置の動作について説明をす
る。

第３図は、本発明の実施例の制御動作に係る説明図で
あり、モータ23の１相当たりの駆動電流Idに係る波形図
を示している。

図において、縦軸は、モータ23の１相当たりの電流Id
であり、横軸は時間ｔを示している。また、T3はパワー
ON期間であり、モータ23に電流Idが通電されている第１
の状態、すなわち負荷の始動トルクに係る駆動電流Id1
の供給期間を示している。この第１の状態は、第７図
（ａ）の発熱制御領域Ｄがステップからに移行した
直後の状態に相当している。

T4はパワーダウン期間であり、モータ23に電流Idが通
電されている第２の状態、すなわち負荷の始動トルクに
係る駆動電流Id2の供給期間を示している。この第２の
状態は、第７図（ａ）の発熱制御領域Ｄがステップに
移行して、負荷の始動トルクが徐々に減少し、定常紙送
りをしている状態に相当している。

T5は完全OFF期間であり、モータ23に電流Idが全く通
電されていない状態である。この状態は、従来と同様
に、ステップからに発熱制御領域Ｄが移動している
期間である。

第４図（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例の制御動作
に係る等価回路図であり、同図（ａ）のゲート電圧発生
回路22aのゲート電圧VG1の発生に係る回路図を示してい
る。

同図（ａ）において、VG1はトランジスタQ1のゲート
に印加される第１のゲート電圧であり、第２図のゲート
電圧発生回路22aの抵抗素子R1の入力端子ａに「Ｈ」レ
ベルの第１のスイッチングデータD11が入力され、抵抗
素子R11の入力端子ｂに「Ｈ」レベルの第２のスチッチ
ングデータD21が入力された場合に発生するものであ
る。例えば、バッテリー電源E1の電圧をVBとすると、第
１のゲート電圧VG1は、 となる。但し、R1//R11は合成並列抵抗を示し、 ここで、第1,第２のスイッチングD11,D21が共に
「Ｈ」レベルに制御されるのは、第３図において、パワ
ーON期間T3に相当し、モータ23や発熱制御領域Ｄが第１
の状態にあるときである。

同図（ｂ）は、ゲート電圧発生回路22dのゲート電圧V
G2の発生に係る回路図を示している。

同図（ｂ）において、VG2はトランジスタQ1のゲート
に印加される第２のゲート電圧であり、同図（ａ）と同
様に入力端子ａに「Ｈ」レベルの第１のスイッチングデ
ータD11が入力され、抵抗素子R11の入力端子ｂに「Ｌ」
レベルの第２のスチッチングデータD21が入力された場
合に発生するものである。例えば、バッテリー電源E1の
電圧をVBとすると、第２のゲート電圧VG2は、 となる。但し、R11//R12は合成並列抵抗を示し、 ここで、第１のスイッチングデータD11が「Ｈ」レベ
ル，第２のスイッチングデータD21が「Ｌ」レベル制御
されるのは、第３図において、パワーダウン期間T4に相
当し、モータ23や発熱制御領域Ｄが第２の状態にあると
きである。

なお、第1,第２のスイッチングデータD11やD21を共に
「Ｌ」レベルに制御すると、トランジスタQ1を完全OFF
期間にすることができる。また、トランジスタQ2〜Q3の
駆動電流も同様に制御される。

このようにして、本発明の実施例によれば第1,第２及
び第３のゲート電圧VG1,VG2及びVG3を入力した電界効果
トランジスタQ1〜Q4に基づいて、モータ23の駆動電流Id
が３段階制御されている。

例えば、第９図のような発熱体ヘッド９とプラテン４
とを常時押し付けた状態において、負荷トルクが最も大
きくなる第１の状態のみ、第１のゲート電圧VG1（VG1＞
VG2）を該トランジスタQ1〜Q4に入力することにより、
負荷の始動トルクに係る駆動電流Id1がモータ23に供給
される。

また、負荷トルクが減少した第２の状態では、第１の
ゲート電圧VG1から第２のゲート電圧VG2に降下した電圧
を該トランジスタQ1〜Q4に入力することにより、負荷の
定常トルクに係る駆動電流Id2がモータ23に供給され
る。

このため、負荷トルクが減少した定常の状態において
は、これに対応した駆動電流Idのみを供給することがで
きる。

これにより、従来例に比べて無駄な電力が節約され、
これに係る電力損失の低減化を図ることが可能となる。

従って、バッテリー電源E1で駆動する携帯型サーマル
プリンタ等の使用継続時間を、従来例に比べて長くする
ことが可能となる。

なお、本発明の実施例では、ハンディプリンタに内蔵
される２相励磁モータの駆動制御装置を例にして説明し
たが、バッテリー電源で駆動するモータを内蔵する電子
機器においても、同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、プラテンを
回転するステッピングモータに供給される間欠供給電流
の各相が、最も電流値の高い第１の部分と、該第１の電
流部分よりも低い電流値の第２の部分と、電流供給が停
止される第３の部分とを有しており、プラテンの回転の
開始時には、最も電流値の高い第１の部分を供給する。
これにより、負荷トルクが大きな回転開始時にも円滑な
回転ができる。

このように、本願発明によれば、発熱体ヘッドが記録
紙を介してプラテンに押しつけられ、かつプラテンの回
転により前記記録紙が紙送りされている大きな負荷がか
かっている状態において、間欠電流の各相毎に大きさの
異なる三種類の電流部分を有し、かつ該三種類の電流部
分を負荷トルクに対応させて供給しているので、回転駆
動動作を円滑にするとともに、無駄な電力消費を防止す
ることができる。

特に発熱制御領域をブロックに分割して印字する携帯
用サーマルラインプリンタにとって、本願発明はより少
ない消費電力で円滑な回転駆動をを少なくすることがで
きるので極めて有用なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のモータ駆動制御装置に係る原理図、 第２図は、本発明の実施例のモータ駆動御装置に係る構
成図、 第３図は、本発明の実施例の制御動作に係る説明図、 第４図は、本発明の実施例の制御動作に係る等価回路
図、 第５図は、従来例のモータ駆動制御装置に係るプリンタ
の構成図、 第６図は、従来例のモータ駆動制御装置に係る構成図、 第７図は、従来例の問題点に係る説明図である。 〔符号の説明〕 11……制御手段、 12A〜12C……第1,第2,第ｎのゲート電圧発生手段、 13……モータ、 FET……電界効果トランジスタ、 DIN……外部制御情報、 D1〜Dn……第１〜第ｎのスイッチング情報、 VG1〜VGn……第１〜第ｎのゲート電圧、 Id……駆動電流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−84865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−110495（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラテンを回転駆動するモータと、 前記モータに間欠的に駆動電流を供給して該モータを回
   転させるステッピングモータ駆動制御装置と、 前記プラテンの回転方向に紙送りされる記録紙の進行方
   向に対して直角方向に配列されたサーマルヘッド群を有
   し、該サーマルヘッド群は複数ブロックの発熱制御領域
   に分割されてなるライン状発熱体ヘッドと、 前記発熱体ヘッドが前記記録紙を介して前記プラテンに
   押しつけられている状態で、かつ前記プラテンの回転に
   より前記記録紙が紙送りされている状態において、前記
   各ブロックの発熱制御領域を順次変えて、前記記録紙に
   印字する発熱制御手段とを有し、 前記モータ駆動制御装置から前記モータに供給する間欠
   供給電流の一相は、最も電流値の高い第１の部分と、該
   第１の電流部分よりも低い電流値の第２の部分と、電流
   供給が停止される第３の部分とを有し、 前記第１の電流部分を供給してプラテンの回転始動し、
   回転始動後は、第２の電流部分を供給し、前記発熱制御
   領域を別のブロックに変更するときに前記第３の電流部
   分を供給することを特徴とするサーマルラインプリン
   タ。