JP3305375B2 - 印字装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は印字装置に関し、特に電
力供給源にバッテリーを用いた印字装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ機器の分野では、様々な装置が小型
軽量化され携帯性に優れた製品が数多く発表されてい
る。サーマルヘッドプリンタにおいても携帯性が要望さ
れており、バッテリー駆動による小型軽量化が求められ
ている。

【０００３】ところで、バッテリー電位は通常一定であ
るが、駆動負荷の増加あるいはバッテリー残量の減少等
によって電位が低下する。

【０００４】特に、サーマルヘッドにおいては、印字の
際にサーマルヘッドに配列された複数の抵抗体を発熱さ
せる必要があるため、駆動負荷が大きくバッテリー電位
を大きく降下させる。

【０００５】また、サーマルヘッドの駆動負荷は、印字
パターンの印字密度によって異なる。例えば、画数の少
ない文字パターンは印字にあまりエネルギーを必要とし
ないため駆動負荷は少ないが、黒塗りの図形パターンは
印字に大きなエネルギーを必要とするため駆動負荷は大
きくなる。これらの二つのパターンの印字では発熱させ
る抵抗体の総数が大きく異なるからである。

【０００６】このように、サーマルヘッドの駆動負荷が
バッテリー電位降下の大きな要因になると共に、サーマ
ルヘッドで印字する印字パターンの種類によってバッテ
リー電位の降下量が大きく変動する。

【０００７】バッテリー電位の変動は、このバッテリー
から供給される電力で駆動するサーマルヘッド走査用モ
ータに悪影響を与える。つまり、重負荷時の低い電位を
基準としてモータトルクをメカの要求トルクに合わせた
場合、軽負荷時の高い電位ではトルク過多となり、振動
発生の原因となる。また、高い電位の印加によってモー
タ自身が過度の発熱を起こし、最悪の場合にはモータの
破損に至ることがあった。一方、軽負荷時の高い電位を
基準としてモータトルクをメカの要求トルクに合わせた
場合、重負荷時の低い電位ではトルク不足となる。

【０００８】このような問題を解決するには、サーマル
ヘッド走査用のモータに電力を供給するための定電圧用
電源を設けて、モータの定電圧駆動によりモータトルク
を安定させればよい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、定電圧電源を
備えた従来の印字装置は、次の点で問題である。第一
に、この印字装置のモータのトルクを向上させるには、
電流量を増加させるのが効果的であるが、モータへの電
流量を増加させるには定電圧用電源を物理的に大きくし
なければならならず、大掛かりなシステムとなってしま
う。

【００１０】第二に、モータへの電流量を増加させるこ
となく、モータのトルクを向上させるには、定電圧用電
源の出力電圧を上げればよいが、バッテリー残量が十分
にある間でしか定電圧用電源のための定電圧回路は正常
に動作しなかった。これは、定電圧回路には一般にドロ
ップ型の回路を用いているので、バッテリー残量が少な
くなってバッテリー電圧が降下すると、この降下した電
圧より高い電圧には定電圧回路で変換できないからであ
る。

【００１１】本発明はこのような問題を解決して、バッ
テリー電圧の低下を抑えることにより、長時間にわたっ
てパターン印字ができる小型軽量な印字装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の印字装置は、複数の抵抗体が配列されたサ
ーマルヘッドと、複数の抵抗体を選択的に発熱させるサ
ーマルヘッドドライバと、サーマルヘッドを抵抗体の配
列方向に対して垂直な方向に走査させるサーマルヘッド
走査用モータとを備え、サーマルヘッドの抵抗体の発熱
およびサーマルヘッド走査用モータの駆動を同一のバッ
テリーで行う印字装置において、印字期間中にバッテリ
ーの電圧が所定の値より低くなった場合に、走査用モー
タの駆動を保持したままサーマルヘッドドライバの駆動
を前記バッテリーの電圧値が所定の値より高くなるまで
一時的に停止する制御手段を備える。

【００１３】

【作用】本発明の印字装置によれば、バッテリー電圧が
所定の値以上の間は、サーマルヘッド走査用モータとサ
ーマルヘッドドライバを駆動して、サーマルヘッドを走
査させながらドット列を印字することにより、複数のド
ット列からなるパターンの印字が行われる。

【００１４】バッテリーに蓄えられた電力量が減少して
バッテリー電圧が低下した状態で、印字密度の高いパタ
ーンを印字すると、一時的に発熱させる抵抗体の数が増
えるのでバッテリー電圧は一層降下する。制御手段で
は、バッテリー電圧が所定の値より低くなった場合に、
サーマルヘッドドライバの駆動を停止させて、ドット列
の印字を中断する。

【００１５】サーマルヘッドドライバの駆動が停止する
と、サーマルヘッドに配列された抵抗体は発熱しないの
で、バッテリーの負荷が軽減してバッテリー電圧が回復
する。このバッテリー電圧の回復によって電圧値が所定
の値より高くなると、制御手段の指示でサーマルヘッド
ドライバの駆動が再開され、複数のドット列からなるパ
ターンの印字が行われる。

【００１６】ドット列の印字の中断中も、サーマルヘッ
ド走査用モータは駆動しているので、印字の中断中に走
査が行われた部分は、ドット列の印字が行われずに白地
のままとなる。したがって、バッテリー電圧が一時的に
所定の値より低くなった場合には、部分的に空白を有す
るパターンが印字される。

【００１７】このように部分的に空白を有するパターン
は、パターン濃度が薄くはなるが、遠目に見れば、十分
に認識できるパターンである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、添付図面
を参照して説明する。図１は、本実施例の印字装置の構
成を示す回路図である。本実施例の印字装置は、サーマ
ルヘッドを主走査させるモータ駆動部１０と、感熱紙に
ドット列を印字する印字部２０と、モータ駆動部１０と
印字部２０を制御するワンチップマイコン３０とを備え
ている。さらに、各装置に電力を供給するバッテリー４
０と、バッテリー４０の電圧を分圧してワンチップマイ
コン３０に電圧信号として与える抵抗部５０と、抵抗部
５０で分圧されたバッテリー４０の分圧電圧と予め定め
られた基準電圧を比較して、バッテリー４０の分圧電圧
が基準電圧より低い場合に印字部２０の駆動を停止させ
る制御部６０とを備えている。

【００１９】モータ駆動部１０は、４相のＰＭ型ステッ
プモータ１１と、各相のコイルに流す電流をオン／オフ
制御するトランジスタが設けられた駆動回路１２を備え
ている。また印字部２０は、複数の発熱抵抗体が配列さ
れたサーマルヘッド２１と、ワンチップマイコン３０の
指示を受けてサーマルヘッド２１を制御するヘッドドラ
イバ２２と、サーマルヘッド２１に設けられた発熱抵抗
体に電流を流すヘッド用電源２３とを備えている。さら
に制御部６０は、バッテリー４０の電圧が抵抗部５０で
分圧された電圧と、抵抗６１、６２で分圧された基準電
圧が印加されるコンパレータ６３を備え、バッテリー４
０の分圧電圧と基準電圧の比較が行われる。コンパレー
タ６３での比較の結果は、ワンチップマイコン３０及び
ヘッドドライバ２２の出力イネーブルに与えられる。

【００２０】サーマルヘッド２１は一回の発熱で発熱抵
抗体の配列方向に長いドット列が印字される。通常の印
字処理では、ステップモータ１１の駆動によってサーマ
ルヘッド２１を発熱抵抗体の配列方向と垂直に主走査さ
せながら、サーマルヘッド２１を駆動させてドット列を
印字させているので、複数のドット列が走査方向に並
ぶ。これらのドット列の集合がモザイク状の印字パター
ンとなる。

【００２１】図２は駆動回路１２の回路図である。駆動
回路１２は、ワンチップマイコン３０から与えられる相
データおよびＰＷＭデータを用いて、各トランジスタ１
２１〜１２４を高速にスイッチングさせている。このス
イッチングにより各相のコイル１２５〜１２８に与えら
れる電圧のパルス幅が変調され、ステップモータ１１の
駆動はＰＷＭ制御される。ワンチップマイコン３０は、
図３（ａ）（ｂ）に示すように事前にステップモータ１
１の対向する２相のコイル（コイル１２５とコイル１２
７、あるいはコイル１２６とコイル１２８）に電流を流
し、このときのバッテリー４０の電圧を測定する。そし
て、この軽負荷時の電圧がステップモータ１１に印加さ
れたときに、十分なモータトルクがステップモータ１１
から得られるようＰＷＭデータが調整される。このよう
に調整されたＰＷＭデータを用いて、各トランジスタ１
２１〜１２４がスイッチング制御され、ステップモータ
１１は事前に印加された電圧に従ったいわば電圧フィー
ドバック型のＰＷＭ制御によって駆動する。

【００２２】本実施例では、軽負荷時の高いバッテリー
電位を基準として、十分なモータトルクがステップモー
タ１１から得られるようＰＷＭデータを調整し、このＰ
ＷＭデータを用いてステップモータ１１をＰＷＭ制御し
ているので、ステップモータ１１がトルク過多となるこ
とはない。

【００２３】ところで、図４（ａ）に示すように、バッ
テリー４０の電力量が多く、バッテリー電圧が高いとき
は、黒塗図形などの印字密度の高いパターンの印字によ
って高負荷が掛かる場合でも、事前に測定した電圧以下
にバッテリー電圧が降下することはない。したがって、
バッテリー４０の電力量が多い状態であれば、高負荷時
でもステップモータ１１は十分なモータトルクで駆動す
る。

【００２４】しかしながら、図４（ｂ）に示すように、
バッテリー４０の電力量が少なくなり、バッテリー電圧
が低くなると、印字処理で高負荷が掛かることによっ
て、バッテリー電圧が事前に測定した電圧以下に降下し
てしまう。これでは、高負荷の印字処理時にモータトル
クが不足して、脱調を引き起こす危険性がある。脱調が
起きるとメカが物理的に破損することが多く、このよう
な事態を回避しなければならない。

【００２５】そこで、本実施例では、ワンチップマイコ
ン３０によるヘッドドライバ２２の制御以外に、制御部
６０でヘッドドライバ２２の駆動を制御することによっ
て、バッテリー４０の電圧が事前に測定した電圧以下に
降下するのを防いでいる。つまり、制御部６０がバッテ
リー４０の電圧を監視して、一定の電圧未満にバッテリ
ー電圧が降下した場合に、サーマルヘッド２１への電圧
の印加を停止しているのである。

【００２６】具体的には、抵抗部５０で分圧されたバッ
テリー４０の分圧電圧がコンパレータ６３に与えられ、
抵抗６１、６２で分圧された基準電圧との比較が行われ
る。コンパレータ６３の出力端子は、ヘッドドライバ２
２の出力イネーブル端子に接続されており、ダイオード
６５のカソードとも接続されている。またダイオード６
５のアノードはワンチップマイコン３０のイネーブル制
御端子に接続されている。

【００２７】ヘッドドライバ２２は、出力イネーブル端
子にハイレベルの信号が与えられた場合に、サーマルヘ
ッド２１が駆動するようにヘッドドライバ２２を制御
し、出力イネーブル端子にローレベルの信号が与えられ
た場合に、サーマルヘッド２１の駆動を停止するように
ヘッドドライバ２２を制御する。

【００２８】バッテリー４０の分圧電圧が基準電圧より
高い場合は、コンパレータ６３の出力端子からハイレベ
ルの信号が出力される。この状態ではワンチップマイコ
ン３０のイネーブル制御端子の電位に合わせてヘッドド
ライバ２２の出力イネーブル端子の電位が変化する。ワ
ンチップマイコン３０のイネーブル制御端子の電位がハ
イレベルのときは、ヘッドドライバ２２の出力イネーブ
ル端子もハイレベルを保持し、サーマルヘッド２１が駆
動する。また、ワンチップマイコン３０のイネーブル制
御端子の電位がローレベルのときは、ヘッドドライバ２
２の出力イネーブル端子もローレベルを保持し、サーマ
ルヘッド２１の駆動が停止する。

【００２９】次に、バッテリー４０の分圧電圧が基準電
圧より低くなると、コンパレータ６３の出力端子からロ
ーレベルの信号が出力される。この状態では、ワンチッ
プマイコン３０のイネーブル制御端子の電位が変化して
もダイオード６５は逆バイアスされるだけなので、ヘッ
ドドライバ２２の出力イネーブル端子はローレベルの電
位を保持し、サーマルヘッド２１の駆動が停止する。

【００３０】そして、サーマルヘッド２１の駆動の停止
によって、バッテリー４０への重負荷が改善され、バッ
テリー４０の分圧電圧が再び基準電圧より高くなる。バ
ッテリー電圧が高くなると、コンパレータ６３の出力端
子からハイレベルの信号が出力され、サーマルヘッド２
１の駆動はワンチップマイコン３０のコントロール下に
置かれることとなる。このような制御部６０の働きによ
ってバッテリー４０の最低電位が保証されることとな
り、ステップモータ１１は安定した駆動が可能となる。

【００３１】次に、本実施例の実行結果の例を図５に示
す。図５（ａ）はバッテリー４０の電力量が多い場合の
バッテリー電圧と印字結果の例を示す図であり、図５
（ｂ）はバッテリー４０の電力量が少ない場合のバッテ
リー電圧と印字結果の例を示す図である。図５（ａ）よ
り、バッテリー４０の電力量が多いときは、無負荷時で
のバッテリー電圧は約９Ｖと高い電圧値を保持してい
る。このため、サーマルヘッド２１の駆動によってバッ
テリー４０に負荷が掛かり電圧が降下しても、ステップ
モータ１１が十分なモータトルクで駆動できる程度のバ
ッテリー電圧は維持される。したがって、感熱紙には十
分な濃度で文字等のパターンが印字される。

【００３２】ところがバッテリー４０の電力量が減少す
ると、図５（ｂ）に示すように、無負荷時でのバッテリ
ー電圧は約７Ｖと電圧値が降下する。これでは、サーマ
ルヘッド２１の駆動によってバッテリー４０に負荷が掛
かり電圧が降下した場合に、ステップモータ１１が駆動
できる最低の電圧値を下回ってしまう。そこで、ステッ
プモータ１１が駆動できる最低の電圧値を３．９Ｖとし
て、３．９Ｖ以下にバッテリー電圧が降下した場合に、
サーマルヘッド２１の駆動を停止して、バッテリー電圧
の降下を防止している。実際には、バッテリー電圧はコ
ンパレータ６３で監視されているので、コンパレータ６
３に印加される抵抗部５０で分圧された分圧電圧が約
０．９Ｖの基準電圧より低くなった場合に、サーマルヘ
ッド２１の駆動を停止させている。

【００３３】このように、サーマルヘッド２１の駆動を
停止して印字が行われない間も、モータ駆動部１０の駆
動は続けられ、サーマルヘッド２１は走査される。この
ため、部分的に空白部分のあるパターンが感熱紙に印字
される。この場合、バッテリー電圧が降下するのは、印
字密度の高い黒塗パターンなどの特殊記号の印字の際で
あり、通常の文字パターンなどの印字では、モータ駆動
部１０の駆動に十分なバッテリー電圧が維持されるの
で、正常なパターンが感熱紙に印字される。

【００３４】したがって、サーマルヘッド２１の駆動が
停止して部分的に白抜きされたパターンが印字されるの
は、黒塗パターンなどの特殊記号だけで、バッテリー電
圧降下時においても、通常の文字パターンは正常な印字
が行われる。

【００３５】図６は、従来の印字装置を用いてパターン
を印字した場合のバッテリー電圧と印字結果の例を示す
図である。この例は、バッテリー４０の電力量が減少し
て電圧値が約７．５Ｖになったときの、パターン印字に
よるバッテリー電圧の降下を示している。従来の印字装
置には、本実施例のような制御部６０が備えられていな
いので、これ以上バッテリー電圧が降下すると、黒塗パ
ターンの印字時には電圧値が３．９Ｖより低くなってし
まい、駆動モータがトルク不足で正常に駆動できなくな
る。したがって、従来の印字装置では、バッテリー電圧
が約７．５Ｖより降下した場合には、使用することがで
きない。これに対して、本実施例の印字装置は、上述し
たようにバッテリー電圧が約７．０Ｖに降下した場合で
も、十分実用に耐える印字が可能である。このように、
本実施例であれば、実質的にバッテリーの寿命を大幅に
延ばすことができる。

【００３６】なお、本実施例では、電圧フィードバック
型のＰＷＭ制御によって駆動モータを制御しているが、
電流フィードバック型のＰＷＭ制御を用いてもよい。た
だし電流フィードバック型のＰＷＭ制御は、電流フィー
ドバックのために検出抵抗に電流を流して電流量を計測
しているので、電圧フィードバック型のＰＷＭ制御より
も電力消費量が多くなる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の印字装置であれば、軽負荷時の
高いバッテリー電圧を基準として、十分なモータトルク
がサーマルヘッド走査用モータから得られるようＰＷＭ
データを調整し、このＰＷＭデータを用いてサーマルヘ
ッド走査用モータをＰＷＭ制御しているので、サーマル
ヘッド走査用モータがトルク過多となることはない。

【００３８】また、バッテリーに重負荷が掛かりバッテ
リー電圧が所定の値より低くなった場合には、サーマル
ヘッドドライバの駆動を一時的に停止させてバッテリー
電圧を回復させているので、サーマルヘッド走査用モー
タがトルク不足になることはない。

【００３９】サーマルヘッドドライバの駆動が一時的に
停止して印字が中断している間も、サーマルヘッド走査
用モータは駆動しているので、サーマルヘッドの走査は
継続して行われ、一部のドットが抜けた印字パターンが
印字される。

【００４０】バッテリーに重負荷が掛かる印字パターン
は黒塗図形等の特殊なパターンに限られるので、一般的
な文字パターンなどは正常に印字される。このため、バ
ッテリーに蓄えられた電力量が減少した場合でも、一般
的な文字パターンについては印字が可能である。このよ
うに本発明の印字装置であれば、バッテリーの利用時間
が大幅に延びる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の構成を示す回路図である。

【図２】駆動回路の回路図である。

【図３】事前の電圧測定手法を示す図である。

【図４】バッテリー電圧と負荷との関係を示す図であ
る。

【図５】本実施例の実行結果を示す図である。

【図６】従来例の実行結果を示す図である。

【符号の説明】

１０…モータ駆動部、１１…ステップモータ、１２…駆
動回路、２０…印字部、２１…サーマルヘッド、２２…
ヘッドドライバ、２３…ヘッド用電源、３０…ワンチッ
プマイコン、４０…バッテリー、５０…抵抗部、６０…
制御部、６１、６２、６４…抵抗、６３…コンパレー
タ、６５…ダイオード。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の抵抗体が配列されたサーマルヘッ
   ドと、 前記複数の抵抗体を選択的に発熱させるサーマルヘッド
   ドライバと、 前記サーマルヘッドを抵抗体の配列方向に対して垂直な
   方向に走査させるサーマルヘッド走査用モータとを備
   え、 前記サーマルヘッドの抵抗体の発熱および前記サーマル
   ヘッド走査用モータの駆動を同一のバッテリーで行う印
   字装置において、 印字期間中に前記バッテリーの電圧が所定の値より低く
   なった場合に、前記走査用モータの駆動を保持したまま
   前記サーマルヘッドドライバの駆動を前記バッテリーの
   電圧値が所定の値より高くなるまで一時的に停止する制
   御手段を備えることを特徴とする印字装置。