JP4496699B2

JP4496699B2 - Impact printer head drive circuit

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Publication number: JP4496699B2
Application number: JP2002100480A
Authority: JP
Inventors: 洋城取; 久志渡村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2020-09-18
Also published as: JP2002307766A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インパクトドットプリンタに関し、より詳しくは、インパクトドットプリンタのヘッド駆動回路及び当該ヘッド駆動回路用電源を制御する電源制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インパクトドットプリンタは、例えば、電磁石の磁気吸引力によって印字ワイヤを駆動し、印字を行う。図７に、かかる構成のインパクトドットプリンタの印字ヘッド部におけるワイヤインパクト印字ヘッドの一例を示す。
【０００３】
図７に示した例では、ワイヤインパクト印字ヘッド５１は、ワイヤレバー５３と戻しバネ５５により往復自在に取り付けられた複数のワイヤ５７を有し、これらワイヤ５７は、ヘッドコイル５９に駆動電流が流れると、電磁石の磁気吸引力によってワイヤレバー５３が同図に示す矢印の方向に引き寄せられることにより、ワイヤ５７がインクリボン６１に衝突して、プラテン６３の回転により移動する印刷用紙６５上にドットを形成する。
【０００４】
図８に、上述した印字ヘッド５１におけるヘッドコイル５９の駆動回路の基本構成を示す。図示の例では、ヘッドコイル５９及びヘッドドライバトランジスタ３３のセットは１つしか示していないが、実際には複数セットある。各ヘッドコイル５９の駆動回路（ドライバ回路）３０は、ヘッドドライバトランジスタ３３、ヘッド駆動用電源７９、ツェナーダイオード３５から構成される。印字制御部３１より所定の通電時間だけ制御パルス３２がＨレベルとなり、ヘッドドライバトランジスタ３３が完全なＯＮ状態（飽和領域）となり、ヘッド駆動用電源７９の電圧（例えば、３５Ｖ）がヘッドコイル５９に印加されて駆動電流Ｉ１が流れる。制御パルス３２がＬレベルとなると、ヘッドドライバトランジスタ３３がターンＯＦＦしようとし、そこでヘッドコイル５９が誘導起電力を発生し、その誘導電圧でツェナーダイオード３５が導通状態となりヘッドドライバトランジスタ３３にベース電流が流れ、それによりヘッドドライバトランジスタ３３はリニアな動作領域に入り、そのヘッドドライバトランジスタ３３を通って駆動電流Ｉ１が流れて電流値が急峻に下がり、そしてヘッドドライバトランジスタ３３がＯＦＦ状態になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のヘッド駆動回路では、ヘッドドライバトランジスタのターンＯＦＦ時にヘッド駆動用電源から供給される電力の有効利用がなされていないという問題がある。この問題について図９を参照しつつ述べる。同図は、ヘッド駆動回路を単純化し、その駆動電流の流れを電流波形、ツェナーダイオードの作用等と共に示す図である。
【０００６】
まず、図９（ａ）に示すように、トランジスタがＯＮされると、電源７９から駆動電流ｉが矢印の方向に流れヘッドコイルを駆動する。この時、図９（ａ）に示すように、トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧（Ｖce）は略ゼロである。
【０００７】
次いで、トランジスタがターンＯＦＦしようとすると、コイルに図示のような＋−の極性で生じた誘導起電力がツェナー電圧を越えると、ツェナーダイオードが導通状態となり、図９（ａ）に点線で示すようにツェナーダイオードを通じてトランジスタにベース電流が流れて、トランジスタはリニアな動作領域に入り、このトランジスタのコレクタ・エミッタを通じてコイルの蓄積エネルギーが放出される。コイルの蓄積エネルギーが放出され終わると、ツェナーダイオードは再び非導通となり、トランジスタはＯＦＦ状態となる。
【０００８】
以上の経緯におけるトランジスタのコレクタ電流ｉ、コレクタ・エミッタ間電圧（Ｖce）の変化を時間と共に、それぞれ図９（ｂ）、（ｃ）に示す。この結果、図９（ｄ）に示すように、電源からもらう電力［図９（ｂ）参照］のうち、トランジスタがターンＯＦＦするときの電力Ｐ［電流ｉ×コレクタ・エミッタ間電圧（Ｖce）］の部分は、トランジスタで発熱として消費され損失となる。
【０００９】
このように、従来のヘッド駆動回路では、トランジスタがターンＯＦＦするときに電源から供給された電力は、すべて損失となっており有効に利用されているわけではない。また、トランジスタからの発熱も多く、ヒートシンクなどの冷却手段等も必要となり、電源のパッケージも大きくならざるを得なかった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヘッド駆動回路での消費電力を減少させることにより、ヘッドを効率よく駆動し得るヘッド駆動回路を提供し、且つ電源の小型化を図ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に従うヘッド駆動回路は、ヘッド駆動用直流電源の電源電圧を、ヘッドドライバスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により所定時間だけヘッドコイルに印加することにより、印字ワイヤを駆動して印字を行うインパクトプリンタのヘッド駆動回路において、
前記電源電圧より高い入力電圧をもつ入力直流電力を、前記電源電圧に実質的に等しい出力電圧をもつ出力直流電力に変換し、且つ、前記入力電圧を平滑するためのコンデンサを持つＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ヘッドドライバスイッチング素子のターンＯＦＦ時に前記ヘッドコイルに発生する誘導電圧を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに入力する入力手段と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力直流電力を前記ヘッド駆動用電源に返還する返還手段と、
印字前に前記ヘッドドライバスイッチング素子を前記印字ワイヤが実質的に駆動しない程度に高い周波数で繰り返しＯＮ／ＯＦＦさせることにより発生する前記誘導電圧を前記コンデンサに供給することにより前記コンデンサに充電を行う充電手段とを備え、
前記返還手段によって返還された前記コンデンサからの前記出力直流電力は、前記ヘッドコイルの駆動用に利用される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態のヘッド駆動回路に係る回路の全体構成を示す。
【００１４】
本実施形態に係る回路は、従来浪費されていた印字ワイヤの駆動コイルの逆起電力を、ヘッド駆動用電源７９に返還し、印字ヘッドの駆動エネルギーとして再利用可能にすることで、省エネルギーを図るものである。以下、詳述する。
【００１５】
図１に示す回路は、トランス７５、節電モードスイッチ７７、ヘッド駆動用電源（３５Ｖ定電圧電源回路）７９、制御回路用電源（５Ｖ定電圧電源回路）８７、Ａ／Ｄコンバータ９１、制御回路（マイクロコンピュータ）８９、ヘッド駆動回路８１、タイマー付き駆動回路９３、入力電圧保持回路８５、及び、入力定電圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、ＤＣ／ＤＣコンバータ）８３を備えている。
【００１６】
トランス７５は、主電源７１から主電源スイッチ７３を介して印加される電圧ＡＣ１００Ｖを降圧し、ＡＣ３５Ｖ及びＡＣ５Ｖの電圧を発生する。電圧ＡＣ３５Ｖは、節電モードスイッチ７７を介してヘッド駆動用電源７９に入力され、電圧ＡＣ５Ｖは、制御回路用電源８７に入力される。
【００１７】
節電モードスイッチ７７は、トランス７５とヘッド駆動用電源７９との間に介在し、制御回路８９によって、ＯＮ／ＯＦＦ状態が切換えられる。節電モードスイッチ７７が、ＯＮ状態のときは、トランス７５からの電圧ＡＣ３５Ｖがヘッド駆動用電源７９に入力され、ＯＦＦ状態のときは、その電圧ＡＣ３５Ｖはヘッド駆動用電源７９に入力されない。
【００１８】
ヘッド駆動用電源７９は、トランス７５からの入力電圧ＡＣ３５Ｖを、ＤＣ３５Ｖに変換し、その電圧ＤＣ３５Ｖを、ヘッド駆動回路８１及び入力電圧保持回路８５に入力する。節電モードスイッチ７７がＯＦＦ状態のときは、このヘッド駆動用電源７９に電圧ＡＣ３５Ｖは入力されない。
【００１９】
制御回路用電源８７は、節電モードスイッチ７７のＯＮ／ＯＦＦ状態に関わらず、トランス７５から電圧ＡＣ５Ｖを受けて、それをＤＣ５Ｖに変換し、制御回路８９に入力する。
【００２０】
Ａ／Ｄコンバータ９１は、ヘッド駆動用電源７９の出力されるアナログ信号をデジタルに変換して、ヘッド駆動用電源７９の出力電圧値を制御回路（マイクロコンピュータ）８９に通知する。
【００２１】
制御回路８９は、節電モードのＯＮ／ＯＦＦ（実行／解除）を制御する。具体的に言えば、制御回路８９は、ユーザから節電モード実行の命令を受けたときや一定時間プリンタを動作しなかったときは、節電モードをＯＮにする、つまり、節電モードスイッチ７７をターンＯＦＦし、節電モード実行中にプリンタを動作する（例えば印字ヘッドを駆動する）ときは、節電モードをＯＦＦにする、つまり、節電モードスイッチ７７をターンＯＮする。
【００２２】
また、制御回路８９は、Ａ／Ｄコンバータ９１から通知されるヘッド駆動用電源７９の出力電圧値がＤＣ３５Ｖになっているときに、ヘッド駆動回路８１の駆動を制御する。具体的に言えば、制御回路８９は、印字ヘッドの電源ターンＯＮ時（つまり、プリンタの主電源スイッチ７３ターンＯＮ時、又は、主電源スイッチ７３がＯＮ状態であって節電モードを解除した時）に、ヘッドの印字ワイヤが実質的に駆動しない程度の周期の短い（周波数の高い）ヘッド駆動信号をヘッド駆動回路８１に送る、換言すれば、印字ヘッドをダミー駆動させる。それにより、後述するように、印字ヘッドの電源ターンＯＮ時に、ヘッド駆動回路８１における印字ワイヤの駆動コイルの誘導起電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａに供給されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３において初期充電が行なわれる。
【００２３】
更に、制御回路８９は、Ａ／Ｄコンバータ９１から通知されるヘッド駆動用電源７９の出力電圧値がＤＣ３５Ｖになっているときに、タイマー付き駆動回路９３のタイマーのＯＮ／ＯＦＦを制御する。具体的に言えば、制御回路８９は、印字ヘッドの電源ターンＯＮ時に、タイマー付き駆動回路９３のタイマーをターンＯＦＦし、それ以外の時（例えば、印字中や印字前の待機時、つまり、ヘッド駆動用電源７９がＯＮ状態の時）における所定の時に、タイマー付き駆動回路９３のタイマーをターンＯＮする。それにより、後述するように、印字ヘッドの電源ターンＯＮ時以外の時には、タイマー付き駆動回路９３によって間欠的（定期的）に入力電圧保持回路８５が駆動し、入力電圧保持回路８５からＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａに間欠的に電力が供給されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３において、初期充電されたコンデンサ８３ａから印字動作等により放出される電荷の補充（補充充電）が行なわれる。
【００２４】
ヘッド駆動回路８１は、制御回路８９からのヘッド駆動信号によって駆動し、印字ワイヤの駆動コイルの逆起電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａに供給する。
【００２５】
タイマー付き駆動回路９３は、入力電圧保持回路８５を駆動する定期的な時期を決めるためのタイマー回路であり、前述したように、制御回路８９によって、タイマーのＯＮ／ＯＦＦ状態が切換えられる。タイマー付き駆動回路９３は、タイマーがＯＮ状態の時に、保持回路８５のスイッチング素子をＯＮし、タイマーがＯＦＦ状態の時に、保持回路８５のスイッチング素子をＯＦＦにする駆動信号を入力電圧保持回路８５に送って保持回路８５を駆動する。
【００２６】
入力電圧保持回路８５は、ヘッド駆動用電源７９より高い入力直流電圧を保持する回路である。入力電圧保持回路８５は、タイマー付き駆動回路９３から保持回路駆動信号を受けたときは、保持している電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａに供給する。
【００２７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、ヘッド駆動用電源７９出力電圧より高い入力電圧をもつ入力直流電力（印字ワイヤの駆動コイル５９の逆起電力）を、ヘッド駆動用電源７９の出力電圧に略同じ電圧をもつ出力直流電力に変換するものであって、ヘッド駆動回路８１及び入力電圧保持回路８５からの供給電力を蓄えるためのコンデンサ８３ａを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、コンデンサ８３ａで蓄えた電力を、ヘッド駆動用電源７９に返還する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、定電圧制御アンプを利用したチョッパ方式やリンギングチョークコンバータなどのような様々な構成のものが考えられる。
【００２８】
上述した回路では、前述したように、ヘッド駆動回路８１の電源ターンＯＮ時、つまり、プリンタの主電源スイッチ７３のターンＯＮ時、及び、主電源スイッチ７３がＯＮ状態で節電モード解除時（節電モードスイッチ７７のターンＯＮ時）に、印字ヘッドをダミー駆動させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａへ初期充電を行う。そして、初期充電以外であってヘッド駆動回路８１の電源がＯＮ状態の時に、入力電圧保持回路８５によって、間欠的に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａに補充充電を行う。
【００２９】
以下、初期充電及び補充充電をするときの動作について詳述する。
【００３０】
図２は、本実施形態に係る回路の構成をより詳細に示す図である。
【００３１】
この図に示すように、ヘッド駆動回路８１は、印字ワイヤを駆動するヘッドコイル５９と、ヘッドコイル５９を駆動するためのヘッドドライバトランジスタ３３と、ヘッドドライバトランジスタ３３がターンＯＦＦしてコイル５９で逆起電力が発生したときにコイル５９の蓄積エネルギーをＤＣ／ＤＣコンバータ８３に供給するための駆動回路ダイオード６とを備えている。
【００３２】
入力電圧保持回路８５は、ヘッド駆動用電源７９からの供給電力を蓄えるための充電用コイル２２と、スイッチング動作するコイルドライバトランジスタ２３と、コイルドライバトランジスタ２３がターンＯＦＦしたときにコイル２２に蓄えられている電力をＤＣ／ＤＣコンバータ８３に供給するための保持回路ダイオード２４とを備えている。
【００３３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８３とヘッド駆動用電源７９との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａで充電された電力をヘッド駆動用電源７９に供給するための充電電力供給ダイオード８が備えられている。
【００３４】
この図において、ヘッド駆動回路８１の電源ターンＯＮ時に、制御回路８９から、ヘッドの印字ワイヤが実質的に駆動しない程度の周期の短い（周波数の高い）ヘッド駆動信号をヘッド駆動回路８１に送り、印字ヘッドをダミー駆動する。すなわち、印字ワイヤが動作しない程度に周波数の高いＯＮ／ＯＦＦパルスを、ヘッドドライバトランジスタ３３のベース・エミッタ間に印加する。これにより、ヘッドドライバトランジスタ３３が高速にＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返し、ヘッドコイル５９がヘッド駆動用電源７９からのエネルギーを蓄積してＤＣ／ＤＣコンバータ８３の入力側コンデンサ８３ａに放出してこれを充電するという動作を繰り返し、これにより、印字ヘッド（ヘッドコイル５９）が実際の印字動作を開始する前に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３の入力電圧（つまりコンデンサ８３ａの充電電圧）は、一定の電圧値になる。その後、通常の印刷動作に移行する。
【００３５】
ここで、ヘッド駆動回路８１のヘッドドライバトランジスタ３３がターンＯＮされると、ヘッド駆動用電源７９から駆動電流ｉが流れてヘッドコイル５９が駆動する。次いで、ヘッドドライバトランジスタ３３がターンＯＦＦされると、ヘッドコイル５９に生じた誘導起電力により、ヘッドドライバトランジスタ３３のコレクタに高電圧が発生し、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３の入力電圧にクランプされる。そして、駆動電流ｉは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３に吸収され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３の出力側から充電電力供給ダイオード８を介してヘッド駆動用電源７９に返され、再利用される。
【００３６】
なお、印字をしない待機中には、初期充電されたコンデンサ８３ａの充電電圧が次第に低下して来るので、間欠的に、コンデンサ８３ａの補充充電を行う。具体的に言うと、初期充電後に、制御回路８９が、タイマー付き駆動回路９３のタイマーをターンＯＮして、タイマー付き駆動回路９３が間欠的に入力電圧保持回路８５を駆動するようにする。これにより、入力電圧保持回路８５のコイルドライバトランジスタ２３が、間欠的に、一定時間ＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返し、充電用コイル２２にヘッド駆動用電源７９からの供給電力を蓄積することと、蓄積した電力をＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａに供給するという動作を繰り返して、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａに補充的に充電する。この補充充電のときの充電電流は、初期充電のときの充電電流よりも小さくてもよいので、入力電圧保持回路８５の電流容量はヘッド駆動回路のそれよりも小さくてよい。
【００３７】
図３は、本実施形態の回路を単純化した図と、ヘッド駆動用電源７９からの駆動電流ｉの流れを電流波形等と共に示す図であり、（ａ）は本実施形態の回路の簡略化した図、（ｂ）はヘッドコイル５９を流れる駆動電流ｉの波形図、（ｃ）はヘッドドライバトランジスタ３３のコレクタ・エミッタ間電圧の波形図、（ｄ）はヘッドドライバトランジスタ３３での電力損失を示す図である。以下、同図を参照して、本実施形態の回路の作用について説明する。
【００３８】
図３（ａ）に一点鎖線で示すように、多数の印字ワイヤの各々ごとにヘッドコイル５９とヘッドドライバトランジスタ３３のセットが存在するのは勿論であるが、ここでは、１つの印字ワイヤについてのヘッドコイル５９とヘッドドライバトランジスタ３３のセットに着目してその動作を説明する。まず、ヘッドドライバトランジスタ３３がＯＮされると、電源７９から駆動電流ｉが矢印の方向に流れヘッドコイル５９を駆動する。
【００３９】
次いで、ヘッドドライバトランジスタ３３がターンＯＦＦすると、ヘッドコイル５９に図示のような＋−の極性で誘導起電力が生じ、その高い誘導電圧によってダイオード６が導通するので、ヘッドドライバトランジスタ３３のコレクタ電圧は図３（ｃ）のようにＤＣ／ＤＣコンバータ８３の入力電圧にクランプされ、図３（ａ）に矢印で示すように駆動電流ｉはダイオード６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ８３の入力側に流れ込む。このようにして、多数の印字ワイヤのヘッドコイル５９にそのターンＯＦＦ時に供給された電力をＤＣ／ＤＣコンバータ８３の入力側に吸収する。この吸収された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３によってヘッド駆動用電源７９の電圧Ｖｐに実質的に等しい電圧の直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３の出力側からダイオード８を介してヘッド駆動用電源７９に返される。
【００４０】
従って、ヘッドドライバトランジスタ３３のターンＯＦＦ時には、ヘッドドライバトランジスタ３３は瞬時に完全にＯＦＦ状態になることができ、ヘッドドライバトランジスタ３３に流れてしまう電流は実質的にゼロなので、図３（ｄ）に示すように、ヘッドドライバトランジスタ３３で電力損失を生じることが実質的に無い。すなわち、図３（ｂ）に細かい斜線で示すように、従来はヘッドドライバトランジスタ３３のターンＯＦＦ時に浪費されていた電力が、本実施の形態ではヘッド駆動用電源７９に戻されて、再びヘッドの駆動エネルギーとして再利用することが可能である。これにより、トランジスタ３３からの発熱も大幅に減少するので、その冷却対策も簡易なもので足り、電源のパッケージも小型化することができる。
【００４１】
尚、上記の実施の形態では、ヘッドコイル５９とヘッドドライバトランジスタ３３が１段で構成された場合について述べたが、これに限ることはなく、例えば、上下２段の各ヘッドコイル毎に、上下２段のヘッドドライバトランジスタを用いるような構成であってもよい。このような回路構成の場合は、駆動電流の波形は、図３（ｂ）に示した波形とは異なるが、トランジスタＯＦＦ時に従来例では浪費されていたエネルギーをヘッド駆動用電源に返して再利用できることについては上述の実施形態の場合と同じである。
【００４２】
上述した回路において行なわれる初期充電時の充電動作について、図４の波形図を用いて詳しく説明する。
【００４３】
図４（ａ）、（ｂ）は、印字動作中のヘッド駆動回路の動作波形を示し、同図（ａ）はヘッドコイル５９を流れる電流の波形、同図（ｂ）はヘッドドライバトランジスタ３３のコレクタ・エミッタ間電圧の波形を示す。一方、図４（ｃ）、（ｄ）は、初期充電時のヘッド駆動回路８１の動作波形であり、（ｃ）はヘッドコイル５９を流れる初期充電電流の波形、（ｄ）はヘッドドライバトランジスタ３３のコレクタ・エミッタ間電圧の波形を示す。
【００４４】
印字動作では、図４（ｂ）に示すような周波数がほぼ１〜２ｋＨｚのパルスでヘッドドライバトランジスタ３３を駆動し、すると、ヘッドコイル５９には図４（ａ）に示すような電流が流れて印字ワイヤが駆動される。一方、初期充電時は、図４（ｄ）に示すような周波数が約１０ｋＨｚのパルス（例えば、ＯＮ時間幅が２０μｓ、ＯＦＦ時間幅が８０μｓ）で約１００ｍｓに亘って、ヘッドドライバトランジスタ３３を約１０００回繰り返してＯＮ／ＯＦＦ駆動する。これによって、ヘッドコイル５９には図４（ｃ）のような時間幅の短い微小なパルス電流が繰り返し流れるが、このような周波数の高い微小電流では印字ワイヤは駆動されない。そして、これらの微小電流パルスのうち、ヘッドドライバトランジスタ３３がターンＯＦＦした時の部分（すなわち、図４（ｃ）の斜線部分の電流）は、駆動回路ダイオード６を通してＤＣ／ＤＣコンバータ８３の入力側のコンデンサ８３ａへの充電電流として流れる。このようなスイッチングによる充電電流を１００ｍｓに亘って約１０００回繰り返し流すことにより、コンデンサ８３ａの充電電圧が一定の値に達する。
【００４５】
印刷動作中の入力電圧保持回路８５による補充充電も、初期充電と同様な周波数のパルスで、或いは、より高い周波数のパルスで、コイルドライバトランジスタ２３をＯＮ／ＯＦＦ動作させることで行うことができる。例えば、３３００μＨの充電用コイル２２を用い、コイルドライバトランジスタ２３を周波数２５ｋＨｚでＯＮ期間が３μｓのパルスで、印刷の改行ごとに駆動することで、補充充電を行なう。
【００４６】
前述したように、入力電圧保持回路８５は、補充充電をするだけなので、ヘッド駆動回路より小さな電流容量のもので済む。しかし、変形例として、この入力電圧保持回路８５の電流容量をヘッド駆動回路並みに大きくして、この入力電圧保持回路８５で印字前の初期充電も行うようにすることもできる。或いは、ヘッド駆動回路と入力電圧保持回路８５とを併用して初期充電を行うようにしてもよい。
【００４７】
次に、本実施形態に係る回路において、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａへの充電が、どの回路でどのようなタイミングによって行われるかを図５及び図６を用いて説明する。
【００４８】
図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａへの初期充電の制御の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
先ず、プリンタの主電源スイッチ７３を投入すると（ステップＳ１）、制御回路８９は、ヘッド駆動回路８１に周波数の高いヘッド駆動信号を送ってヘッド駆動回路８１をダミー駆動して、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａへ初期充電を行う（Ｓ２）。そして、制御回路８９は、タイマー付き駆動回路９３のタイマーをターンＯＮし、入力電圧保持回路８５を駆動する定期的なタイミングを決めるタイマー付駆動回路９３を起動する（Ｓ３）。
【００５０】
この後、制御回路８９は、プリンタを一定時間動作しなかった等により節電モードをターンＯＮするとき、つまり、節電モードスイッチ７７をターンＯＦＦするときは（ステップＳ４でＹ）、ヘッド駆動用電源７９からの電圧出力がなくなるので、入力電圧保持回路８５用のタイマー付駆動回路９３のタイマーをターンＯＦＦし、タイマー付駆動回路９３の駆動を停止する（Ｓ５）。つまり、節電モードに入ると、ヘッド駆動回路８１は駆動しないため、入力電圧保持回路８５による定期的な補充充電を行う必要がなくなるので、タイマー付き駆動回路９３のタイマーは停止される。
【００５１】
その後、制御回路８９は、節電モードをターンＯＦＦするとき、つまり、節電モードスイッチ７７をターンＯＮするときは（ステップＳ６でＹ）、ヘッド駆動回路８１に印字ヘッドをダミー駆動させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａへの初期充電を行う（Ｓ７）。そして、入力電圧保持回路８５用のタイマー駆動回路９３のタイマーをターンＯＮして、タイマー付駆動回路９３を起動する（Ｓ８）。つまり、入力電圧保持回路８５を定期的に駆動することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａへの定期的な補充充電が行われるようにする。
【００５２】
図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａへの補充充電の制御の流れを示すフローチャートである。
【００５３】
タイマー付き駆動回路９３は、制御回路８９によってタイマーをターンＯＮされて起動して、タイマーのカウント値が所定値になったときは（ステップＳ１１でＹ）、入力電圧保持回路８５を一定時間動作させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３のコンデンサ８３ａへ補充充電が行われるようにする（Ｓ１２）。つまり、タイマー付き駆動回路９３は、入力電圧保持回路８５のコイルドライバトランジスタ２３のターンＯＮ／ターンＯＦＦを一定時間繰り返えすることで、充電用コイル２２における電力蓄積と、その蓄積した電力をコンデンサ８３ａに供給することを繰り返し、コンデンサ８３ａに補充充電が行われるようにする。
【００５４】
本実施形態によれば、ヘッド駆動回路８１におけるヘッドドライバトランジスタ３３のターンＯＦＦ時に、ヘッドコイル５９に蓄えられている電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３に充電され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３によってヘッド駆動用電源７９に返還されて、ヘッドコイルの駆動用に有効に再利用される。これにより、プリンタの省エネが図れる。
【００５５】
また、そのＤＣ／ＤＣコンバータ８３における充電において、印字前の初期充電は、印字ヘッドのダミー駆動により行い、印字をしない待機中における充電エネルギーの減少を補充する補充充電は、入力電圧保持回路８５が間欠的に行う。このように、ヘッド駆動用電源７９からの電力を効率的に利用して充電を行っているので、より効果的な省エネが図れる。また、入力電圧保持回路８５は、補充充電をするだけなのでヘッド駆動回路８１より小さな電流容量で済むため、省エネプリンタの低コスト化が図れる。
【００５６】
以上述べた実施の形態は、あくまで本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施の形態にのみ限定する趣旨ではない。従って、本発明は、上記の実施の形態以外の様々な形態でも実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のヘッド駆動回路に係る回路の全体構成を示す図。
【図２】本実施形態に係る回路の構成をより詳細に示す図。
【図３】本実施形態の回路を単純化した図と、ヘッド駆動用電源７９からの駆動電流ｉの流れを電流波形等と共に示す図であり、（ａ）は本実施形態の回路の簡略化した図、（ｂ）はヘッドコイル５９を流れる駆動電流ｉの波形図、（ｃ）はヘッドドライバトランジスタ３３のコレクタ・エミッタ間電圧の波形図、（ｄ）はヘッドドライバトランジスタ３３での電力損失を示す図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、印字動作中のヘッド駆動回路の動作波形を示し、（ａ）はヘッドコイル５９を流れる電流の波形、（ｂ）はヘッドドライバトランジスタ３３のコレクタ・エミッタ間電圧の波形を示し、（ｃ）及び（ｄ）は、初期充電時のヘッド駆動回路８１の動作波形であり、（ｃ）はヘッドコイル５９を流れる初期充電電流の波形、（ｄ）はヘッドドライバトランジスタ３３のコレクタ・エミッタ間電圧の波形を示す図。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータの入力コンデンサへの初期充電の制御の流れを示すフローチャート。
【図６】ＤＣ／ＤＣコンバータの入力コンデンサへの補充充電の制御の流れを示すフローチャート。
【図７】インパクトドットプリンタの印字ヘッド部における、ワイヤインパクト印字ヘッドの一例を示す図。
【図８】従来のヘッド駆動回路の構成図の一例。
【図９】従来のヘッド駆動回路の動作説明図であり、（ａ）は従来のヘッド駆動回路の簡略化した回路図、（ｂ）はヘッドコイルを流れる駆動電流の波形図、（ｃ）はヘッドドライバトランジスタのベース・エミッタ間電圧の波形図、（ｄ）ヘッドドライバトランジスタでの電力損失を示す図。
【符号の説明】
２３コイルドライバトランジスタ
６駆動回路ダイオード
８充電電力供給ダイオード
２４保持回路ダイオード
２２充電用コイル
３０ヘッドコイルの駆動回路（ドライバ回路）
３１印字制御部
３２制御パルス
３３ヘッドドライバトランジスタ
３４ヘッド駆動用電源
３５ツェナーダイオード
５１印字ヘッド
５３ワイヤレバー
５５戻しバネ
５７複数のワイヤ
５９ヘッドコイル
６１インクリボン
６３プラテン
６５印刷用紙
Ｉ１駆動電流
ｉ駆動電流
７１主電源
７３主電源スイッチ
７５トランス
７７節電モードスイッチ
７９ヘッド駆動用電源
８１ヘッド駆動回路
８３ＤＣ／ＤＣコンバータ
８３ａコンデンサ
８５入力電圧保持回路
８７制御回路用電源
８９制御回路
９１Ａ／Ｄコンバータ
９３タイマー付駆動回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an impact dot printer, and more specifically to a head drive circuit of an impact dot printer and a power supply control technique for controlling the power supply for the head drive circuit.
[0002]
[Prior art]
For example, the impact dot printer performs printing by driving a printing wire by a magnetic attraction force of an electromagnet. FIG. 7 shows an example of a wire impact print head in the print head portion of an impact dot printer having such a configuration.
[0003]
In the example shown in FIG. 7, the wire impact print head 51 has a plurality of wires 57 that are reciprocally attached by a wire lever 53 and a return spring 55, and a drive current flows through the head coil 59. When the wire lever 53 is attracted in the direction of the arrow shown in the figure by the magnetic attractive force of the electromagnet, the wire 57 collides with the ink ribbon 61 and dots are formed on the printing paper 65 that moves by the rotation of the platen 63. Form.
[0004]
FIG. 8 shows a basic configuration of a drive circuit for the head coil 59 in the print head 51 described above. In the illustrated example, only one set of the head coil 59 and the head driver transistor 33 is shown, but there are actually a plurality of sets. A drive circuit (driver circuit) 30 for each head coil 59 includes a head driver transistor 33, a head drive power supply 79, and a Zener diode 35. The control pulse 32 becomes H level for a predetermined energization time from the print control unit 31, the head driver transistor 33 is completely turned on (saturated region), and the voltage (for example, 35 V) of the head driving power supply 79 is applied to the head coil 59. When applied, the drive current I1 flows. When the control pulse 32 becomes L level, the head driver transistor 33 tries to turn off, the head coil 59 generates an induced electromotive force, and the Zener diode 35 becomes conductive by the induced voltage, and the base current is supplied to the head driver transistor 33. As a result, the head driver transistor 33 enters a linear operation region, the drive current I1 flows through the head driver transistor 33, the current value decreases sharply, and the head driver transistor 33 is turned off.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional head driving circuit has a problem that the power supplied from the head driving power source is not effectively used when the head driver transistor is turned off. This problem will be described with reference to FIG. This figure is a diagram showing a simplified head drive circuit and showing the flow of the drive current together with the current waveform, the action of a Zener diode, and the like.
[0006]
First, as shown in FIG. 9A, when the transistor is turned on, the drive current i flows from the power source 79 in the direction of the arrow to drive the head coil. At this time, as shown in FIG. 9A, the collector-emitter voltage (Vce) of the transistor is substantially zero.
[0007]
Next, when the transistor is turned off, when the induced electromotive force generated in the coil with the +-polarity as shown in the figure exceeds the Zener voltage, the Zener diode becomes conductive, as shown by a dotted line in FIG. A base current flows to the transistor through the Zener diode, the transistor enters a linear operating region, and the stored energy of the coil is released through the collector and emitter of the transistor. When the stored energy of the coil has been released, the Zener diode becomes non-conductive again, and the transistor is turned off.
[0008]
Changes in the collector current i and collector-emitter voltage (Vce) of the transistor in the above process are shown in FIGS. 9B and 9C with time. As a result, as shown in FIG. 9D, among the power received from the power source [see FIG. 9B], the power P [current i × collector-emitter voltage (Vce)] when the transistor is turned off. This portion is consumed as heat by the transistor and becomes a loss.
[0009]
As described above, in the conventional head drive circuit, all the power supplied from the power source when the transistor is turned off is lost and not effectively used. In addition, a large amount of heat is generated from the transistor, and a cooling means such as a heat sink is necessary, and the power supply package has to be enlarged.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a head drive circuit that can efficiently drive the head by reducing power consumption in the head drive circuit, and to The goal is to reduce the size.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The head drive circuit according to the present invention is an impact printer that performs printing by driving a print wire by applying a power supply voltage of a head drive DC power source to a head coil for a predetermined time by ON / OFF control of a head driver switching element. In the head drive circuit of
  Input DC power having an input voltage higher than the power supply voltage is used as the power supply voltage.Substantially equalA DC / DC converter having a capacitor for converting the output voltage to output direct current power and smoothing the input voltage;
  An input means for inputting an induced voltage generated in the head coil to the DC / DC converter when the head driver switching element is turned off;
  Return means for returning output DC power of the DC / DC converter to the head drive power supply;
  Before printing, the head driver switching elementHigh frequency so that the printing wire is not substantially drivenBy repeatedly turning on and off withBy supplying the induced voltage generated to the capacitorCapacitorInCharging means for charging andWith
The output DC power from the capacitor returned by the return means is used for driving the head coil.The
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 shows the overall configuration of a circuit according to a head drive circuit of an embodiment of the present invention.
[0014]
The circuit according to the present embodiment saves energy by returning the back electromotive force of the driving coil of the printing wire, which has been wasted in the past, to the head driving power source 79 so that it can be reused as the driving energy of the printing head. Is. Details will be described below.
[0015]
The circuit shown in FIG. 1 includes a transformer 75, a power saving mode switch 77, a head drive power supply (35V constant voltage power supply circuit) 79, a control circuit power supply (5V constant voltage power supply circuit) 87, an A / D converter 91, a control circuit ( A microcomputer 89, a head driving circuit 81, a timer-equipped driving circuit 93, an input voltage holding circuit 85, and an input constant voltage DC / DC converter (hereinafter, DC / DC converter) 83.
[0016]
The transformer 75 steps down the voltage AC100V applied from the main power supply 71 via the main power switch 73, and generates AC35V and AC5V voltages. The voltage AC35V is input to the head drive power supply 79 via the power saving mode switch 77, and the voltage AC5V is input to the control circuit power supply 87.
[0017]
The power saving mode switch 77 is interposed between the transformer 75 and the head driving power source 79, and the ON / OFF state is switched by the control circuit 89. When the power saving mode switch 77 is in the ON state, the voltage AC35V from the transformer 75 is input to the head driving power supply 79, and when it is in the OFF state, the voltage AC35V is not input to the head driving power supply 79.
[0018]
The head drive power supply 79 converts the input voltage AC35V from the transformer 75 into DC35V, and inputs the voltage DC35V to the head drive circuit 81 and the input voltage holding circuit 85. When the power saving mode switch 77 is in the OFF state, the voltage AC35V is not input to the head driving power source 79.
[0019]
Regardless of the ON / OFF state of the power saving mode switch 77, the control circuit power supply 87 receives the voltage AC5V from the transformer 75, converts it to DC5V, and inputs it to the control circuit 89.
[0020]
The A / D converter 91 converts the analog signal output from the head driving power supply 79 into digital, and notifies the control circuit (microcomputer) 89 of the output voltage value of the head driving power supply 79.
[0021]
The control circuit 89 controls ON / OFF (execution / cancellation) of the power saving mode. Specifically, the control circuit 89 turns on the power saving mode, that is, turns off the power saving mode switch 77 when receiving a command to execute the power saving mode from the user or when the printer is not operated for a certain period of time. When the printer is operated during the power saving mode (for example, when the print head is driven), the power saving mode is turned off, that is, the power saving mode switch 77 is turned on.
[0022]
The control circuit 89 controls the driving of the head drive circuit 81 when the output voltage value of the head drive power supply 79 notified from the A / D converter 91 is DC35V. Specifically, the control circuit 89 is turned on when the print head is turned on (that is, when the main power switch 73 of the printer is turned on, or when the main power switch 73 is turned on and the power saving mode is released). In addition, a head drive signal having a short cycle (high frequency) that does not substantially drive the print wire of the head is sent to the head drive circuit 81, in other words, the print head is driven in a dummy manner. Thus, as will be described later, when the print head is turned on, the induced electromotive force of the drive coil of the print wire in the head drive circuit 81 is supplied to the capacitor 83a of the DC / DC converter 83, and the DC / DC converter 83 is supplied. Initial charging is performed at.
[0023]
Further, the control circuit 89 controls ON / OFF of the timer of the timer-equipped driving circuit 93 when the output voltage value of the head driving power supply 79 notified from the A / D converter 91 is DC35V. More specifically, the control circuit 89 turns off the timer of the drive circuit 93 with a timer when the print head power is turned on, and at other times (for example, during printing or standby before printing, that is, the head At a predetermined time (when the drive power supply 79 is in the ON state), the timer of the drive circuit with timer 93 is turned on. As a result, as will be described later, the input voltage holding circuit 85 is driven intermittently (periodically) by the drive circuit 93 with a timer at times other than when the power supply of the print head is turned on. Electric power is intermittently supplied to the capacitor 83a of the converter 83, and in the DC / DC converter 83, replenishment (replenishment charging) of charges discharged from the initially charged capacitor 83a by a printing operation or the like is performed.
[0024]
The head drive circuit 81 is driven by a head drive signal from the control circuit 89, and supplies the back electromotive force of the drive coil of the printing wire to the capacitor 83a of the DC / DC converter 83.
[0025]
The timer-equipped drive circuit 93 is a timer circuit for determining a periodic timing for driving the input voltage holding circuit 85, and the ON / OFF state of the timer is switched by the control circuit 89 as described above. The drive circuit with timer 93 turns on the switching element of the holding circuit 85 when the timer is in the ON state, and sends a drive signal to the input voltage holding circuit 85 to turn off the switching element of the holding circuit 85 when the timer is in the OFF state. Then, the holding circuit 85 is driven.
[0026]
The input voltage holding circuit 85 is a circuit that holds an input DC voltage higher than that of the head driving power supply 79. The input voltage holding circuit 85 supplies the held power to the capacitor 83 a of the DC / DC converter 83 when receiving the holding circuit drive signal from the timer-equipped drive circuit 93.
[0027]
The DC / DC converter 83 applies an input DC power having a higher input voltage than the output voltage of the head drive power supply 79 (a counter electromotive force of the drive coil 59 of the printing wire) to a voltage substantially equal to the output voltage of the head drive power supply 79. It has the capacitor | condenser 83a for storing the electric power supplied from the head drive circuit 81 and the input voltage holding circuit 85. The DC / DC converter 83 returns the electric power stored in the capacitor 83a to the head driving power source 79. The DC / DC converter 83 may have various configurations such as a chopper method using a constant voltage control amplifier and a ringing choke converter.
[0028]
In the above-described circuit, as described above, when the power supply of the head drive circuit 81 is turned on, that is, when the main power switch 73 of the printer is turned on, and when the main power switch 73 is in the ON state, When the switch 77 is turned on), the print head is driven in a dummy manner, and the capacitor 83a of the DC / DC converter 83 is initially charged. When the head drive circuit 81 is turned on except for the initial charge, the input voltage holding circuit 85 intermittently performs replenishment charge on the capacitor 83a of the DC / DC converter 83.
[0029]
Hereinafter, the operation when performing initial charging and supplementary charging will be described in detail.
[0030]
FIG. 2 is a diagram showing in more detail the configuration of the circuit according to the present embodiment.
[0031]
As shown in this figure, the head drive circuit 81 includes a head coil 59 for driving the printing wire, a head driver transistor 33 for driving the head coil 59, and the head driver transistor 33 is turned off and reversed by the coil 59. And a drive circuit diode 6 for supplying the stored energy of the coil 59 to the DC / DC converter 83 when an electromotive force is generated.
[0032]
The input voltage holding circuit 85 is stored in the coil 22 when the charging coil 22 for storing power supplied from the head driving power supply 79, the coil driver transistor 23 that performs switching operation, and the coil driver transistor 23 is turned off. And a holding circuit diode 24 for supplying the power to the DC / DC converter 83.
[0033]
Between the DC / DC converter 83 and the head driving power source 79, a charging power supply diode 8 for supplying the power charged by the capacitor 83a of the DC / DC converter 83 to the head driving power source 79 is provided. .
[0034]
In this figure, when the power supply of the head drive circuit 81 is turned on, a short period (high frequency) head drive signal is sent from the control circuit 89 to the head drive circuit 81 so that the print wire of the head is not substantially driven. Dummy drive the print head. That is, an ON / OFF pulse having a frequency high enough to prevent the printing wire from operating is applied between the base and emitter of the head driver transistor 33. As a result, the head driver transistor 33 repeats ON / OFF operation at high speed, and the head coil 59 accumulates energy from the head driving power source 79 and releases it to the input side capacitor 83a of the DC / DC converter 83 to charge it. Thus, before the print head (head coil 59) starts the actual printing operation, the input voltage of the DC / DC converter 83 (that is, the charging voltage of the capacitor 83a) becomes a constant voltage value. Become. Thereafter, the normal printing operation is performed.
[0035]
Here, when the head driver transistor 33 of the head driving circuit 81 is turned on, the driving current i flows from the head driving power source 79 to drive the head coil 59. Next, when the head driver transistor 33 is turned off, a high voltage is generated at the collector of the head driver transistor 33 due to the induced electromotive force generated in the head coil 59 and clamped to the input voltage of the DC / DC converter 83. Then, the drive current i is absorbed by the DC / DC converter 83 and returned from the output side of the DC / DC converter 83 to the head drive power supply 79 via the charging power supply diode 8 and reused.
[0036]
Note that during standby without printing, the charging voltage of the initially charged capacitor 83a gradually decreases, and therefore, the capacitor 83a is replenished and charged intermittently. Specifically, after the initial charge, the control circuit 89 turns on the timer of the timer-equipped drive circuit 93 so that the timer-equipped drive circuit 93 drives the input voltage holding circuit 85 intermittently. As a result, the coil driver transistor 23 of the input voltage holding circuit 85 intermittently repeats the ON / OFF operation for a certain period of time, and accumulates the power supplied from the head driving power source 79 in the charging coil 22. The operation of supplying electric power to the capacitor 83a of the DC / DC converter 83 is repeated, and the capacitor 83a of the DC / DC converter 83 is supplementarily charged. Since the charging current at the time of supplementary charging may be smaller than the charging current at the time of initial charging, the current capacity of the input voltage holding circuit 85 may be smaller than that of the head driving circuit.
[0037]
FIG. 3 is a simplified diagram of the circuit of the present embodiment, and a diagram showing the flow of the drive current i from the head driving power supply 79 together with the current waveform, etc. FIG. 3A is a simplified circuit of the present embodiment. (B) is a waveform diagram of the drive current i flowing through the head coil 59, (c) is a waveform diagram of a collector-emitter voltage of the head driver transistor 33, and (d) is a power loss in the head driver transistor 33. FIG. Hereinafter, the operation of the circuit of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0038]
Of course, there is a set of the head coil 59 and the head driver transistor 33 for each of a large number of printing wires, as shown by the one-dot chain line in FIG. The operation will be described focusing on the set of the head coil 59 and the head driver transistor 33. First, when the head driver transistor 33 is turned on, the drive current i flows from the power source 79 in the direction of the arrow to drive the head coil 59.
[0039]
Next, when the head driver transistor 33 is turned off, an induced electromotive force is generated in the head coil 59 with +/- polarity as shown in the figure, and the diode 6 is turned on by the high induced voltage. Therefore, the collector voltage of the head driver transistor 33 is As shown in FIG. 3C, the input voltage of the DC / DC converter 83 is clamped, and the drive current i flows into the input side of the DC / DC converter 83 via the diode 6 as shown by the arrow in FIG. . In this way, the power supplied to the head coil 59 of a large number of printing wires at the time of turn-off is absorbed by the input side of the DC / DC converter 83. The absorbed power is converted into DC power having a voltage substantially equal to the voltage Vp of the head driving power supply 79 by the DC / DC converter 83, and head driving is performed from the output side of the DC / DC converter 83 via the diode 8. Is returned to the power supply 79.
[0040]
Therefore, when the head driver transistor 33 is turned off, the head driver transistor 33 can be instantaneously completely turned off, and the current flowing through the head driver transistor 33 is substantially zero. As shown, there is substantially no power loss in the head driver transistor 33. That is, as indicated by the fine oblique lines in FIG. 3B, the power that was previously wasted when the head driver transistor 33 was turned off is returned to the head driving power source 79 in the present embodiment, and again, It can be reused as driving energy. As a result, the heat generation from the transistor 33 is also greatly reduced, so that a simple cooling measure is sufficient, and the power supply package can be downsized.
[0041]
In the above embodiment, the case where the head coil 59 and the head driver transistor 33 are configured in a single stage has been described. However, the present invention is not limited to this. A configuration using two-stage head driver transistors may also be used. In the case of such a circuit configuration, the waveform of the drive current is different from the waveform shown in FIG. 3B, but the energy wasted in the conventional example when the transistor is OFF is returned to the head drive power source and reused. What can be done is the same as in the above-described embodiment.
[0042]
The charging operation at the time of initial charging performed in the above-described circuit will be described in detail with reference to the waveform diagram of FIG.
[0043]
4A and 4B show operation waveforms of the head drive circuit during the printing operation. FIG. 4A shows the waveform of the current flowing through the head coil 59, and FIG. 4B shows the waveform of the head driver transistor 33. The waveform of the collector-emitter voltage is shown. 4C and 4D show operation waveforms of the head drive circuit 81 during initial charging, FIG. 4C shows the waveform of the initial charging current flowing through the head coil 59, and FIG. 4D shows the head driver transistor 33. The waveform of the collector-emitter voltage is shown.
[0044]
In the printing operation, when the head driver transistor 33 is driven with a pulse having a frequency of approximately 1 to 2 kHz as shown in FIG. 4B, a current as shown in FIG. The printing wire is driven. On the other hand, at the time of initial charge, the head driver transistor 33 is set to approximately about 100 ms with a pulse having a frequency of about 10 kHz as shown in FIG. 4D (for example, the ON time width is 20 μs and the OFF time width is 80 μs). ON / OFF drive is repeated 1000 times. As a result, a minute pulse current having a short time width as shown in FIG. 4C repeatedly flows through the head coil 59, but the printing wire is not driven by such a minute current having a high frequency. Of these minute current pulses, the portion when the head driver transistor 33 is turned off (that is, the current in the hatched portion in FIG. 4C) passes through the drive circuit diode 6 to the input side of the DC / DC converter 83. Flows as a charging current to the capacitor 83a. The charging voltage of the capacitor 83a reaches a certain value by repeatedly flowing the charging current by such switching about 1000 times over 100 ms.
[0045]
Supplementary charging by the input voltage holding circuit 85 during the printing operation can be performed by ON / OFF operation of the coil driver transistor 23 with a pulse having the same frequency as the initial charging or a pulse having a higher frequency. For example, replenishment charging is performed by using a charging coil 22 of 3300 μH and driving the coil driver transistor 23 at a frequency of 25 kHz and a pulse with an ON period of 3 μs for each line feed of printing.
[0046]
As described above, since the input voltage holding circuit 85 only performs supplementary charging, the input voltage holding circuit 85 may have a smaller current capacity than the head driving circuit. However, as a modification, the current capacity of the input voltage holding circuit 85 can be increased to the same level as the head driving circuit, and the input voltage holding circuit 85 can also perform initial charging before printing. Alternatively, the initial charge may be performed by using the head driving circuit and the input voltage holding circuit 85 in combination.
[0047]
Next, in the circuit according to the present embodiment, the timing at which the capacitor 83a of the DC / DC converter 83 is charged and at what timing will be described with reference to FIGS.
[0048]
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of control of initial charging to the capacitor 83a of the DC / DC converter 83.
[0049]
First, when the main power switch 73 of the printer is turned on (step S1), the control circuit 89 sends a head drive signal having a high frequency to the head drive circuit 81 to drive the head drive circuit 81 in a dummy manner, and the DC / DC converter 83. The capacitor 83a is initially charged (S2). Then, the control circuit 89 turns on the timer of the timer-equipped drive circuit 93 and activates the timer-equipped drive circuit 93 that determines a periodic timing for driving the input voltage holding circuit 85 (S3).
[0050]
Thereafter, when the power saving mode is turned on, for example, when the power saving mode switch 77 is turned off (Y in step S4), the control circuit 89 causes the head driving power source 79 to turn on. Therefore, the timer of the drive circuit with timer 93 for the input voltage holding circuit 85 is turned off, and the drive of the drive circuit with timer 93 is stopped (S5). That is, when the power saving mode is entered, the head driving circuit 81 is not driven, so that it is not necessary to perform periodic replenishment charging by the input voltage holding circuit 85, so the timer of the timer-equipped driving circuit 93 is stopped.
[0051]
Thereafter, when the power saving mode is turned off, that is, when the power saving mode switch 77 is turned on (Y in step S6), the control circuit 89 causes the head driving circuit 81 to perform the dummy driving of the print head, and the DC / DC Initial charging of the capacitor 83a of the converter 83 is performed (S7). Then, the timer of the timer driving circuit 93 for the input voltage holding circuit 85 is turned on to start the timer-equipped driving circuit 93 (S8). That is, by periodically driving the input voltage holding circuit 85, periodic supplementary charging of the capacitor 83a of the DC / DC converter 83 is performed.
[0052]
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of control of supplementary charging to the capacitor 83a of the DC / DC converter 83.
[0053]
The timer-equipped drive circuit 93 is activated by turning on the timer by the control circuit 89. When the count value of the timer reaches a predetermined value (Y in step S11), the input voltage holding circuit 85 is operated for a certain period of time. Thus, replenishment charging is performed on the capacitor 83a of the DC / DC converter 83 (S12). That is, the timer-equipped drive circuit 93 repeats the turn-on / turn-off of the coil driver transistor 23 of the input voltage holding circuit 85 for a certain period of time, thereby accumulating the power in the charging coil 22 and the accumulated power to The supply to 83a is repeated so that the capacitor 83a is replenished.
[0054]
According to the present embodiment, when the head driver transistor 33 is turned off in the head drive circuit 81, the electric power stored in the head coil 59 is charged to the DC / DC converter 83 and is driven by the DC / DC converter 83 for head driving. It is returned to the power source 79 and is effectively reused for driving the head coil. Thereby, energy saving of the printer can be achieved.
[0055]
Further, in the charging in the DC / DC converter 83, the initial charging before printing is performed by dummy driving of the print head, and the replenishment charging for supplementing the decrease in charging energy during standby without printing is performed by the input voltage holding circuit 85. Perform intermittently. As described above, charging is performed by efficiently using the power from the head driving power source 79, so that more effective energy saving can be achieved. Further, since the input voltage holding circuit 85 only performs replenishment charging, the current capacity of the input voltage holding circuit 85 is smaller than that of the head driving circuit 81, so the cost of the energy saving printer can be reduced.
[0056]
The embodiment described above is merely an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention only to this embodiment. Therefore, the present invention can be implemented in various forms other than the above-described embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a circuit according to a head drive circuit of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of a circuit according to the present embodiment.
FIG. 3 is a simplified diagram of the circuit of the present embodiment, and a diagram showing the flow of the drive current i from the head drive power supply 79 together with the current waveform, and FIG. 3A is a simplification of the circuit of the present embodiment. (B) is a waveform diagram of the drive current i flowing through the head coil 59, (c) is a waveform diagram of a collector-emitter voltage of the head driver transistor 33, and (d) is a power loss in the head driver transistor 33. FIG.
4A and 4B show operation waveforms of the head drive circuit during a printing operation, FIG. 4A shows a waveform of a current flowing through the head coil 59, and FIG. The waveforms of the voltage between the emitters are shown, (c) and (d) are the operation waveforms of the head drive circuit 81 during the initial charge, (c) is the waveform of the initial charge current flowing through the head coil 59, and (d) is the waveform of the initial charge current. The figure which shows the waveform of the collector-emitter voltage of the head driver transistor 33. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of control of initial charging to an input capacitor of a DC / DC converter.
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of control of supplementary charging to an input capacitor of a DC / DC converter.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a wire impact print head in a print head unit of an impact dot printer.
FIG. 8 is an example of a configuration diagram of a conventional head driving circuit.
9A and 9B are operation explanatory diagrams of a conventional head driving circuit, where FIG. 9A is a simplified circuit diagram of the conventional head driving circuit, FIG. 9B is a waveform diagram of driving current flowing through the head coil, and FIG. The wave form diagram of the base-emitter voltage of a head driver transistor, (d) The figure which shows the power loss in a head driver transistor.
[Explanation of symbols]
23 Coil driver transistor
6 Drive circuit diode
8 Charging power supply diode
24 Holding circuit diode
22 Charging coil
30 Head Coil Drive Circuit (Driver Circuit)
31 Print controller
32 Control pulses
33 Head Driver Transistor
34 Head drive power supply
35 Zener diode
51 Print head
53 Wire lever
55 Return spring
57 Multiple wires
59 Head coil
61 Ink Ribbon
63 Platen
65 printing paper
I1 Drive current
i Drive current
71 Main power
73 Main power switch
75 transformer
77 Power saving mode switch
79 Head drive power supply
81 Head drive circuit
83 DC / DC converter
83a capacitor
85 Input voltage holding circuit
87 Power supply for control circuit
89 Control circuit
91 A / D converter
93 Drive circuit with timer

Claims

In a head drive circuit of an impact printer that performs printing by driving a printing wire by applying a power supply voltage of a DC power source for head driving to a head coil for a predetermined time by ON / OFF control of a head driver switching element.
A DC / DC converter having a capacitor for converting input DC power having an input voltage higher than the power supply voltage into output DC power having an output voltage substantially equal to the power supply voltage and smoothing the input voltage When,
An input means for inputting an induced voltage generated in the head coil when the head driver switching element is turned off to the DC / DC converter;
Return means for returning output DC power of the DC / DC converter to the head drive power supply;
Charging by supplying the induced voltage the print wire to the head driver switching element before printing occurs by repeating ON / OFF at a high frequency so as not to substantially drive the capacitor to charge to the capacitor and means,
The head drive circuit according to claim 1, wherein the output DC power from the capacitor returned by the return means is used for driving the head coil .