JPH0284058A - 共振形電源装置及びそれを用いた感熱式プリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は共振形電源装置と本装置を記録電源とする感熱
プリンタにかかり、特に重負荷時における非常停止技術
に関する。

〔従来の技術〕

共振形電源装置としては、一般に、変圧器の１次巻線に
コンデンサを並列接続し、この並列接続体をスイッチ素
子と直流リアクトルを介して直流電源に接続し、このス
イッチ素子を前記１次巻線に誘起される共振電圧に基づ
いてオン・オフし、前記変圧器の２次巻線に誘起される
電圧を負荷に出力する構成とされている。

このような共振形電源装置に関する従来技術としては、
特開昭６１−１６１９６４号公報や、雑誌電子技術（Ｖ
ｏ１２３０．　Ｎｏ、４　・Ｐ　２３）に記載されたも
のが知られている。

上記公報に記載された技術は、出力として所望の直流電
圧を得るいわゆる共振形ＤＣ−ＤＣコンバータであり、
２次回路（出力回路）に可飽和リアクトルを挿入して、
出力電圧を可変制御できる構成とされている。また、上
記雑誌には出力電圧の変動を制御する式が提案されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術は、負荷側における異常等
に基づいて、電源装置をしゃ断する技術については何ら
記載されておらず、特に重負荷時のスイッチング動作を
停止する点について配慮されていないことから１重負荷
時に単にスイッチ素子をオフさせると、１次回路の直流
リアクタンスなどのりアクタンス成分に蓄積されていた
エネルギーが逃げ場を失うことになり、スイッチ素子に
かなり高い過電圧が加わり、これを破壊する恐れがある
という問題がある。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決すること、言い
換えれば、重負荷時等の条件下においてもスイッチ素子
を破壊することなく電源をしゃ断することができる共振
形電源装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明の共振形電源装置は、入
力される電源しゃ断指令信号に基づいて出力電圧を絞込
む電圧制御手段を設けるとともに、出力電圧が十分低下
したことを検知して変圧器１次回路の共振にかかるスイ
ッチ素子をオフさせる電源しゃ断手段を設けたことを特
徴とする。

なお、前記出力電圧制御手段としては、変圧器２次巻線
の主回路に制御巻線付きの可飽和リアクトルを挿入し、
電源しゃ断指令信号に基づいて上記制御巻線に主回路電
流と逆位相の電流を流す構成とすることができる。

また、前記電源しゃ断手段としては、電源しゃ断指令信
号に応動して一定時間後にスイッチング停止信号を出力
する遅延回路を設け、このスイッチング停止信号に基づ
いて共振回路のスイッチ素子をオフさせるしゃ断回路を
含んでなるものとすることがきる。

〔作用〕

このように構成されることから、電源しゃ断指令信号が
入力される出力電圧制御手段が動作して出力電圧が絞込
まれる。これに応じ負荷電流が絞込まれるため、変圧器
１次回路の直流リアクトルに流れる電流も絞込まれ、そ
の蓄積エネルギーが放出される。このような状態になっ
た後に、スイッチ素子がオフされることから、直流リア
クトルの蓄積エネルギーに起因する過電圧は低く抑えら
れる。この結果、負荷異常時などの重負荷時の電源しゃ
断においても、スイッチ素子の破壊を防止することがで
きる。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例の共振形電源装置の回路図を
示す１本実施例は、共振形コンバータを使用した場合の
例であり、出力巻線は２巻線を備えたものとなっている
１図において、直流電源Ｄ１は入力される交流電力を所
定の電圧を有する直流電圧Ｅ１に変換して出力するよう
になっている。

この直流型ＩＩＤＩの十電源端子は直流リアクトルＬ１
を介して、変圧器Ｔｒの１次巻線Ｌ２の中間タップに接
続されている。この１次巻線Ｌ２の両端はそれぞれスイ
ッチ素子Ｆｌ、Ｆ２を介して直流電ｇＤ１の一端子に接
続されている。これらのスイッチ素子Ｆｌ、Ｆ２には高
周波スイッチングに適したＭＯＳＦＥＴが適用されてい
る。また。

１次巻線Ｌ２にはコンデンサＣ１が並列に接続されてい
る。これらにより、共振形電源装置の１次回路が形成さ
れている。また、スイッチ素子Ｆ１とＦ２は、抵抗Ｒ１
とＲ２と変圧器Ｔｒの２次巻線Ｌ３により形成されるゲ
ート回路によって、オン・オフ駆動されるようになって
おり、そのスイッチング周波数は１次巻ＡＩＬ２とコン
デンサＣ１の共振周波数になっている。なお、スイッチ
素子Ｆ１のゲートが抵抗Ｒ３を介して直流電源Ｄ１の＋
端子に接続されている。

一方、変圧器Ｔｒには他に２つの２次巻線Ｌ４゜Ｌ５が
設けられ、それぞれ所定の電圧が誘起されるようになっ
ている。なお、２次巻線は負荷機器の容量や要求電圧レ
ベルの種類によって設けられるものであり１例えばプリ
ンタでは３巻線、４巻線も使用されることが多い１本実
施例では説明を簡単にするため、プリンタ用の電源とし
て説明するものとする。２次巻線Ｌ４は、出力の中では
１番大きく、以下主要巻線と呼ぶことにする。この主要
部、ｌＬ４は通常は感熱ヘッド（図示していない）の記
録用電源として用いられる。他の２次巻線Ｌ５はＴＴＬ
などの制御用として用いられ（以下、制御用巻線と称す
る）、容量的には小さなものである。

ここで、主要巻線Ｌ４にかかる主回路の構成について説
明する。主要部Ｉ！Ｌ４の両端はそれぞれ同一構成の可
飽和リアクトルＬ８．Ｌ９およびダイオードＤ２．Ｄ３
を介して平滑回路を構成するコンデンサＣ２の子端子に
接続されているにの平滑回路はコンデンサＣ２とＣ３お
よびリアクトルＬ６をπ型に接続して形成され、コンデ
ンサＣ３の両端電圧が出力電圧Ｅ４とされている。また
。

主要部ｌＬ４の中間タップはこの平滑回路の接地端子に
接続され、かつダイオードＤ４を介して＋端子に接続さ
れている。なお、トランジスタＱ１は低電圧制御回路の
制御素子であり、コンデンサＣ３に並列接続された抵抗
Ｒ４とＲ５とツェナーダイオードＺ１の直列回路の分圧
電圧によってオンされ、平滑回路の電圧を抵抗Ｒ６を介
し、さらにダイオードＤ５またはＤ６を介して可飽和リ
アクトルＬ８．Ｌ９に逆方向の電流を流し、出力電圧を
一定に制御するようになっている。

制御用巻線Ｌ５の主回路は、ダイオードＤ７゜Ｄ８およ
びコンデンサＣ４，Ｃ５，リアクトルＬ７から形成され
る整流平滑回路を有して構成されており、コンデンサＣ
５の両端電圧を制御用電圧Ｅ５として出力するようにな
っている。

次に１本発明の特徴部分にかかる電圧制御手段と、電源
しゃ断手段についてそれぞれ説明する。

電源制御手段は可飽和リアクトルＬ８．Ｌ９およびその
制御巻線ＬＣＩ、ＬＣ２を主要部とし、トランジスタＱ
２およびＱ３を含むスイッチ回路から形成されている。

トランジスタＱ２のコレクタは抵抗Ｒ７を介して制御用
巻線Ｌ５の主回路の出力電圧＋側に接続され、エミッタ
は抵抗Ｒ８を介して接地されている。そしてトランジス
タＱ２のベースにはツェナーダイオードＺ２と抵抗Ｒ９
を介して電源しゃ断信号Ｓ１が印加されている。このト
ランジスタＱ２のエミッタは抵抗ＲＩＯを介してトラン
ジスタＱ３のベースに接続され、トランジスタＱ３のコ
レクタは抵抗Ｒ１１を介して制御用者１ｆｌＬ５の出力
電圧Ｅ５が印加され、またエミッタは制御巻線Ｌ２とＬ
ｌと直列回路を介して主要巻線Ｌ４の中間タップに接続
されている。

一方、電源しゃ断手段は、トランジスタＱ４と抵抗Ｒ１
２とコンデンサＣ６からなる遅延回路と、ツェナーダイ
オードＺ３．抵抗Ｒ１３，フォトサイリスタＰＳ、復帰
スイッチＳＷＩを含む回路から構成さ九ている。

上述のように構成される実施例の動作について次に説明
する。

正常時の動作は、トランスＴｒの２次巻線Ｌ３に誘起さ
れる共振電圧により、スイッチ素子Ｆ１とＦ２が交互に
オン・オフされる。スイッチ素子Ｆｌ、Ｆ２の両端電圧
（ドレン、ソース電圧）Ｆ２１、Ｆ２２は、第２図に示
すように半波の正弦波となり、これによりトランスＴｒ
の１次巻線Ｌ２には正弦波が印加される。したがって、
主要巻線Ｌ４には、第３図に示すような正弦波電圧Ｅ３
が出力される。つまり、このような共振形電源装置によ
れば、各部の電圧波形が正弦波になるため。

低雑音化が図れるとともに、高周波化が可能なため、全
体として小形化が図れるという特徴がある。

しかし、前述したように、主要巻！Ｌ４を含む主回路に
負荷電流工２が流れている状態でスイッチＦ１またはＦ
２をオフすると、１次回路に高電圧が発生するという問
題がある。特に、重負荷のときにスイッチ素子Ｆ１また
はＦ２の共振を停止すると、電圧Ｅ２１．Ｅ２２は直流
リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーにより、Ｌｄｉ
／ｄｔで表わされる電圧が加わり、第４図に示すように
急上昇し、スイッチ素子であるＭＯＳＦＥＴ等を破壌す
る危険性がある。この過電圧は例えば直流電圧Ｅ１の３
倍近くにもなる場合がある。そこで、本発明では、負荷
状態をできるだけ軽減した後にスイッチ素子Ｆｌ、Ｆ２
をオフするようにしているのである。以下電源しゃ断時
の動作について説明する。

まず、電圧制御手段の動作について説明する。

可飽和リアクトルＬ８．Ｌ９は鉄心に主巻線を施してな
り、そのＢ−Ｈ特性の一例を第６図に示す。

通常の動作中は第６図Ｘで示した可飽和領域を使用して
インダクタンスを小さくしておき、電圧絞込み動作にお
いては、同図Ｙで示したインダクタンスが大きくなる領
域を使用するものである。その切換制御は、制御巻線Ｌ
ＣＩ、ＬＣ２に流す電流によって制御することができる
。いま、電源しゃ断指令信号Ｓ１が入力されるトランジ
スタＱ２がオンする。これにより抵抗Ｒ８に電圧が生じ
。

トランジスタＱ３がオンする。この結果、制御用・巻、
１ｉＬ５から抵抗Ｒ１１を介して制御巻線ＬＣＩとＬＣ
２に負荷電流■２とは逆方向に電流が流れ。

可飽和リアクトルＬ８．Ｌ９は可飽和状態のＸ部からイ
ンダクタンスの高いＹ部の状態になる。このため、出力
型あるＦ４が第５図に示したように絞込まれ、負荷電流
ＩＤは零に至る。

次に、電源しゃ断手段の動作について説明する。

前述した電源しゃ断指令信号Ｓ１がｔ１時に入力される
と、トランジスタＱ２がオンされ、これによりトランジ
スタＱ４がオンする。その結果、遅延回路を構成するコ
ンデンサＣ６は抵抗Ｒ１４とＲ１２を介して充電され、
その端子電圧Ｅ６は第５図に示すように増加する。この
増加の割合は抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ６の時定数で決
まる。すなわち、電源しゃ断指令信号Ｓ１が入力される
し１時点で主要巻、ｌＬ４の出力電圧Ｅ４は第５図に示
すように徐々に絞込まれｔ２時に零となる。これに対し
てコンデンサＣ６の端子電圧Ｅ６がｔ２時に設定電圧に
なるように時定数を設定する。端子電圧Ｅ６がｔ２時に
おいて所定の電圧に達するとツェナーダイオード３が動
作してフォトサイリスタＰＳがオンされる。これにより
スイッチ素子Ｆ１のゲート電圧が０になり、スイッチ素
子Ｆ１がオフして共振が停止され、電源がしゃ断される
。

なお、スイッチ素子Ｆ１またはＦ２の少なくとも一方を
オフすることにより共振は停止する。これによりスイッ
チ素子Ｆ１の両端電圧Ｅ２１は第５図に示すように急激
に零になる。なお、直流リアクトルＬ１に蓄えられてい
たエネルギーは、出力電圧Ｅ４の絞込み動作時間ｔ１〜
ｔ２の間に放出され、スイッチ素子ＦＩＬ、や断時に過
電圧を発生することがない。

上述のようにして、電源しゃ断指令信号に基づいて一時
停止された共振動作を復帰するには、直流電源Ｄ１を一
旦オフした後オンすればよいが、これを簡単におこなう
ため１本実施では、しゃ断回路に復帰スイッチＳＷＩを
設けている。すなわち、復帰時にスイッチＳＷ１をオフ
すればフォトサイリスタＰＳもオフされ、これにより簡
単に共振動作を復帰させることができる。

第７図に、本発明の他の実施例を示す。第７図実施例が
、第１図実施例と異なる点は、電圧制御手段の絞込み用
電源として自己の回路の巻線電圧Ｅ３を用いた点にある
。なお、変圧器Ｔｒの１次側の回路は第１図と同一構成
であることから記載を省略しである。また、回路動作的
にも第１図図示実施例と同様であることから説明を省略
する。

本実施例によれば、負荷用の２次巻線が１つの場合にお
いても本発明を適用可能である。すなわち。

可飽和リアクトルＬ８．Ｌ９を絞込んで出力電圧Ｅ４を
０にしても、共振回路のスイッチ素子Ｆ１またはＦ２が
オフされるまで、主要巻線Ｌ３の両端には電圧が存在す
るため、この電圧を用いてフォトサイリスタＰＳを含む
１！源しゃ断回路を動作させるようにしたのである。

第８図に本発明の共振形電源装置を感熱式プリンタの感
熱ヘッドの記録電源として適用した一実施例を示す０図
において共振形電源装置１０は第１図または第７図実施
例のものを適用することができる。共振形９４ｇ装置１
０の出力電圧Ｅ４は感熱式プリンタ本体２０の感熱ヘッ
ドを駆動する記録駆動回路２４に入力されている。そし
て感熱ヘッド２２にはその温度を検出する温度センサ２
６が取り付けられている。温度センサ２６の温度検出信
号は抵抗Ｒ２０を介して比較器２日の一方の入力端に入
力されている。この比較９２Ｂの他の入力端には異常温
度に対応させて予め定められた基準値が設定器３０から
入力されている。そして比較器２８は検出温度が基準値
を超えたときに電源しゃ断指令信号Ｓ１を共振形電源装
置１０に出力するようになっている。

このように構成されることから、感熱へラド２２の温度
が異常に高温になった場合には自動的に記録電源がしゃ
断され、感熱ヘッド２２の加熱による記録紙の燃焼など
が未然に防止される。

すなわち、感熱プリンタは、感熱ヘッドの熱エネルギー
によって１画像や文字を記録紙上にプリントするもので
ある。このような記録方式において１行もしくは１ペー
ジごとなどに時間間隔を設け、比較的長時間をかけてプ
リントする場合は大きな問題は生じないが、記録速度を
上げるためには、大きな熱エネルギーで短時間にプリン
トをさせなければならない。したがって高速にプリント
をおこなわせようとすると、感熱ヘッド２２の温度が上
昇し、その温度を何ら制御しないまま記録を統けると、
記録紙が燃え出して火災を起こすなどの問題につながる
ことになる。そこで１本実施例によればサーミスタなど
の温度センサ２６により感熱ヘッド２２の温度を検知し
、その温度が基準値を超えた異常温度になったときに電
源しゃ断指令信号Ｓ１を出力し、共振形電源装Ｋ１１ｏ
をしゃ断することにより、感熱ヘッド２２の異常加熱を
防止するようにしているのである。したがって。

本実施例によれば、高負荷時にあっても確実に電源しゃ
断をおこなえる共振形ｆ！！源装置１０を感熱ヘッド２
２の記録電源としていることから、それらが有機的に一
体となって高信頼性の感熱式プリントを構成できるとい
う効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、入力される電源
しゃ断信号に基づいて出力電圧を絞込む電圧制御手段を
設けるとともに、この出力電圧が十分に低下したことを
検出して共振回路のスイッチ素子をオフさせる電源しゃ
断手段を設けていることから１重負荷条件のときに電源
しゃ断指令信号が入力されても、スイッチ素子を破損さ
せることなく確実に電源をしゃ断することができるとい
う効果がある。

また、上記効果を有することから、感熱式プリンタの感
熱ヘッドの記録電源として適用した場合に、感熱ヘッド
の異常加熱と連係して電源をしゃ断することができるこ
とから、感熱式プリンタの異常時の保護が実現できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成図、第２図、第３
図、第４図、第５図は第１図図示実施例の動作を説明す
るための各部の電圧波形図、第６図は第１図図示実施例
の可飽和リアクトルの動作特性を示す線図、第７図は本
発明の他の実施例を示す回路構成図、第８図は本発明の
一実施例の感熱式プリンタの構成図である。 Ｔｒ・・・変圧器、Ｌｌ・・・直流リアクトル、Ｌ２・
・・１次巻線、Ｌ３．Ｌ４．Ｌ５・・・２次巻線、Ｌ８
゜Ｌ９・・・可飽和リアクトル、ＬＣｌ、ＬＣ２・・・
制御巻線、Ｆｌ、Ｆ２・・・スイッチ素子、Ｑ２．Ｑ３
゜Ｑ４・・・トランジスタ、Ｒ１２・・・抵抗、Ｃ６・
・・コンデンサ。 Ｚ３・・・ツェナーダイオード、 ＰＳ・・・フォ トサイリスタ、 ＳＷｌ・・・復帰スイッチ。 Ｓｌ・・・電 源しゃ断指令信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、変圧器の１次巻線にコンデンサを並列接続し、該並
   列接続体をスイッチ素子と直流リアクトルを介して直流
   電源に接続し、該スイッチ素子を前記１次巻線に誘起さ
   れる共振電圧に基づいてオン・オフし、前記変圧器の２
   次巻線に誘起される電力を負荷に出力する構成の共振形
   電源装置において、入力される電源しや断指令信号に基
   づいて出力電圧を絞込む電圧制御手段を設けるとともに
   、該出力電圧が十分低下したことを検知して前記スイッ
   チ素子をオフさせる電源しや断手段を設けたことを特徴
   とする共振形電源装置。 ２、前記出力電圧制御手段が、前記２次巻線の主回路に
   挿入された制御巻線付可飽和リアクトルと、前記電源し
   や断指令信号に基づいてオンされるスイッチ手段と、該
   スイッチ手段を介して前記可飽和リアクトルの制御巻線
   に主回路電流と逆位相の電流を流す絞込み電源を有して
   なることを特徴とする請求項１記載の共振形電源装置。 ３、前記絞込み電源が、前記２次巻線又は前記変圧器に
   かかる他の２次巻線であることを特徴とする請求項２記
   載の共振形電源装置。 ４、前記電源しや断手段が、前記電源しや断指令信号に
   応動して一定時間後にスイッチング停止信号を出力する
   遅延回路と、該スイッチング停止信号に基づいて前記ス
   イッチ素子をオフさせるしや断回路を含んでなることを
   特徴とする請求項１、２、３いずれかに記載の共振形電
   源装置。 ５、請求項１、２、３、４いずれかに記載の共振形電源
   装置を感熱ヘッドの記録電源としてなる感熱式プリンタ
   において、前記感熱ヘッドに温度検出手段を設け、該検
   出温度が所定の基準値以上のとき、前記電源しや断指令
   信号を出力する構成としたことを特徴とする感熱式プリ
   ンタ。