JPS582008A - 定エネルギ駆動回路 - 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】 発明の分野 本発明はプリンタ等の電磁的印刷ハンマ用の定エネルギ
駆動回路に関する。

背景技術の説明 印刷の質を向−ヒさせるためにはハンマの動きを制御す
ることが大変重要である。印刷を行なうのにコイルを付
勢するものでは、コイルの付勢等にいつも同じエネルギ
総量を得られる事が非常に重要である。これによりハン
マが印刷媒体及び活字を一定の力で打撃し、印刷ハンマ
の飛行時間を安定して制御できるようになる。その結果
所望の活字文字と整列した瞬間に、選択した印刷・・ン
マでその活字文字を正確に打撃できる。また高価な調整
電源や制御回路を用いずにコイルに毎回一定のエネルギ
を与えられるのが望ましい。ハンマ駆動回路がいつも同
じ期間付勢され、オンに切換えられているようなハンマ
制御システムでこれらの目的を達成、できることが望ま
しい。この結果、コイルｉ与えられる付勢信号の振幅及
び／若しくはパルス幅を変えるところの他の制御回路に
付随する複雑さを要しなくて済む。また印刷に使用され
る用紙の厚さが種々あることを考慮すると一定のエネル
ギ・レベルというのも容易に変えられる方が望ましい。

正確なハンマ制御を得るのに、従来技法でも１多の技法
が使用されている。

米国特杵第３７８９’２７２号は、複数個の印刷ソレノ
イド中の回路として、供給電圧の逆関数で付勢パルスの
期間を変えるトリガ回路を開示している。

米国特許第４０’４８６６５号は、プリンタの電磁石用
の駆動回路として、各時点の供給電圧レベルに応じたレ
ベル及び期間を有する付勢電流パルスを与えることによ
り未調整の供給電圧で以って動作する駆動回路を開示し
ている。

ＩＢＭテクニカル・ディスクロージャ・プレチン（以下
、ＩＢＭ　ＴＤＢ　という）のＶｏ１４２２、ＮＯ，５
（１９７Ｆ年１０月号）の１９７９頁には印刷制御回路
に於いて供給電圧の変動による立上り時間の変動を補償
するようパルス幅を修正する印柚１制御回路を開示して
いる。

米国特許第３５４９９５５号は、ソレノイド電流が高い
引込み（ｐｕｌｌ−ｉｎ）電流を超えるまでソレノイド
に駆動電圧が供給される誘導負荷用の駆動回路を開示す
る。その引込み電流を超えると回路は自動的に駆動電圧
の供給を止め、ソレノイド中の電流がドロップアウト（
）１下）電流の直ぐ−Ｌの値まで減衰できるようにする
。回路は、その後駆動電流のレベルをドロップアウト電
流の直ぐ上のレベルで且つ引込み電流のかなり下のレベ
ルに維持するよう駆動電流をチョップする。しかし供給
電圧の変動を補償する手段を開示していない。

米国特許第４１　冑、ｚ、、５　Ｓ　、５号は、チョッ
プ回路を利用してステップモータの巻線の付勢をル」御
す　。

る電気回路を開示する。しかし未調整電源の変動に基づ
いてチョップ速度を変える手段を開示していない。

米国特許第４０５９８４４号は、トランジスタスイッチ
がソレノイドを迅速に付勢するよう高電圧源にソレノイ
ドを結合したソレノイド駆動回路を開示する。このスイ
ッチは、選択したレベルよりも下にソレノイド中の電流
レベルを維持するためソレノイド中の電流レベルに応じ
て一定期間ソレノイドから電源を外すようサイクル動作
する。

ＩＢＭ　ＴＤＢ　　Ｖｏｌ、２２．Ｎｏ、８Ａ（１９８
０年１月号）の第５１６６頁は、コイル中の電流レベル
を制限するため電流チョップを使用する、ステップモー
タ若しくはハンマのコイル用電流制御器を開示する。駆
ｆＡｔＪ電圧の変動を補償することに関しては何も開示
していない。Ｍ電されつつあるコンデンサの電圧と基準
゛べ圧とを比較し、゛両電圧が等しくなると駆動回路を
オフに切換える。

本発明の概要 本発明の駆→ｈ回路は、迅速に立上る電流でコイルを付
勢する未調整の駆動電圧源に、制御可能なスイッチによ
って結合できるコイルを提供する。

このスイッチは、一定のオン期間、コイルを付勢する１
う常時能動化される。そのスイッチが能動化された後立
上った電流が予じめ設定したレベルに達すると、チョッ
パ回路が付勢され、該チョッパ回路はその残りの期間、
そのスイッチを周期的に開閉する。コイルに印加される
全エネルギは駆動電圧の予期される変゛動に拘りなく一
定に保持したい。この全エネルギはオン期間内のチョッ
プ期間中コイルの平均的ピーク電流が駆動電圧の変動を
補償するようスイッチ速度を変えるだけで、そのオン期
間の長さを変えなくても一定に保持できる。具体的には
、駆動電圧から引出された基準電圧が分圧抵抗回路網に
印加され、これによって比較器へ印加される基準信号の
閾値が確立されることになる。この比較器は電流感知信
号を基準信号と比較することによってスイッチ手段を周
期的に開閉するサイクル信号を発生する。比較器の出力
からの帰還回路は閾値スイッチ・トランジスタ及び分岐
抵抗回路網を含む。電源スィッチを周期的に開閉するの
に使用される比較器からの同じサイクル信号は抵抗回路
埼１従って基準信号量イ・６レベルを周期的に変えるよ
う帰還トランジスタに印加される。

コイル中の・に均ビーク電流は、抵抗回路網に印加され
る基準電圧を変えることによって電圧変動を補償中るよ
う力９化される。直列の釈圧凋整器として接続された作
・Ｊ増幅器は駆動電圧の変動に１ゾ比例して基準電圧を
変化させる。このように基準電圧を調整すると、駆動電
圧を調整するのに使用される回路が大変簡単になる。基
準信号の閾ｎを切換えるだめのサイクル信号を用いると
、コイルの電流をより正確に目、つより迅速にチョップ
できる。コイルが一宇四間中常時付勢されるので、期間
ヲ変えることによりコイルエネルギを制御する１絡の複
雑さが回；畔されてきた。

第１図に示すように、本発明の駆動回路は、（？）Ｈ）
スイッチ・トランジスターｏ１　コイル１１及び負荷ト
ランジスタ１２を含み、惰スイッチ・トランジスタ１０
のエミッタが未調整電源である駆動゛閤圧十Ｖ１に、ま
た負荷抵抗１２がアースに接続されているというｉｊ！
ｊ列Ｐ−ヲ含む。スイッチ・トランジスタ１００ベース
は、スイッチ動作の為に、抵抗１３を介して埴２スイッ
チ・トランジスタ１４のコレクタに接続される。第２ス
イツチ・トランジスタ１４のエミッタはアースされ、ま
たそのベースは接Ｑ９．．ｒＷ、　１５のところでイン
バータ１６に接続される。このインバータ１６は、端子
１７のところへプリンタ制御装置のような外部電源から
１７．えられる入力であるオン切拗信号を受取る。

接続、占１５とバイアス、１に圧＋ｖ２とに両端で接続
された抵抗１８は、第２スイツチ・トランジスタ１４の
為のスイッチ緘圧レベルを設定する。

比較器１９は、コイル１１中の電流レベルを表わす電流
感知信号を、コイル１１中の所望の電流レベルを表わす
蔦準信号と比較する働もきかあり両スイッチ・トランジ
スタ１０反び１４はコイル１１中の電流のチョップを制
御するようその基準信号付近で周’ｔＩＩ的に開閉する
。比較器１９は―荷トランジスタ１２とコイル１１との
接続点２０へのプラス（＋）入力と、抵抗２２．２３．
及び２４より成、る憚抗回路−肩の接続点２１へのマイ
ナス（＝）入力とを有する。エミッタ火アースさせ目、
っコレクタを接続点１５に接続させたトランジスタ２５
のベースに比較器１９の出力が接続される。

トランジスタ２５は比較器１９で発生されるサイクル信
号のインバータとして基本的には働ら（。

抵抗２６は比較器１９の出力に一端か接続点２７で接続
されるとともに他端が同じバイアス電圧十Ｖ２に接Ｔｉ
ｊ’され、トランジスタ２５のゲート・レベルをｆｆ１
１１律１する、 コイル１１の１う′流しベルを表わす電流感知信号は接
続点２１のところのば圧によって決まる。この接続点２
１の電圧は、スイッチ・トランジスタ１０が第２スイツ
チ・トランジスタ１４によって能動化即ち導通され、閉
状態にスイッチされて、コイル１１からアースへ負荷抵
抗１２を介して電流、が流れるときのその電流値に正比
例する。

この基準信号は、端子２８に印加される基準電圧ＶＲ％
　及び抵抗２２．２３−／ｊび２４かも成る組合せ智杭
で生じる′ぺ圧１・各ドによって決まるような接ｆｒｌ
ｊ、ｉ　２１のところのコイル１１中の所望の電流ルベ
ルを表わす電圧である４丁が望ましい。抵抗２２Ｉえび
２６は、ＶＲからアースまでの電圧Ｉ隆下を決める分圧
器として県木的には機能する。抵抗２４は比較器１９か
もの帰遷回路の一部となる分岐抵抗であり、接続占２１
のところの基準量ｆ！￥穎′圧を上下させるべく全抵抗
回路量２１．２２．２３の抵抗’４４レベル及び低レベ
ル１ｍで周期的に変化させるよう働らきかける。具体的
には、分岐抵抗２４６−１５Ｍスイッチ・トランジスタ
２９のコレクタに直列に接続される。咳間値スイッチ・
トラン１２スタ２９のエミッタはアースされ、ベースは
比較と６１９の出力のところの接げ点２７に接続される
。比較器１９による接続点２７のところのサイクル信号
は、閾嬌スイッチ・トランジスタ２９を周期的にスイッ
チさせ、これによって抵抗回路網の抵抗レベルが低レベ
ルと高レベルとの間で周回的に変化するよう抵抗２４を
周期的にアースさせる。この結果、接続点２１のところ
の閾値電圧を比較器１９へのマイナス入力に周期的に与
えることになる。端子１７０入力であるオン切換信号が
インバータ１６を介してコイル１１をその未＊＃Ｉ整駆
動電圧十■１に周期的に結合させるよう発生されるとき
、接続点２７のところに比較器１９から生じたサイクル
信号はトランジスタ２５によって反転されると同時に接
続点１５のところでトランジスタ１４にも与えられ、ト
ランジスタ１０を開閉させる。この結果、比較器１９の
マイナス入力へ入る接続点２１０閾値電圧によって設定
されたレベル相互間で電流のチョップが生じる。この様
にして、コイル１１中め平均的なピーク電流値は入力で
あるオン切換信号の期間内のチョップしている期間中Ｒ
ｎｌ釧され得る。

第１図の回路の動作は下記の通りである。

（ハンマを発射するつもりなどない場合の期間中など）
端子１７の入力信号が高レベルにあるとき、インバータ
１６はトランジスタ２５の状態とは独立に監うンジスタ
１４をオフに保持するよう接続点１５のところに低レベ
ル信号を印加する。

この結果、トランジスタ１ｏは開状態に保持されこれに
よって電力供衿電圧＋Ｖ１からコイル１１を切離す。ロ
イル１１に電流が流れなければ、比較器１９のプラス入
力のところには０ボルト電流感知信号が現われる。この
条件下で、比較器１９の出力は０ポルトにある。比較器
１９からの出力が０ボルトだと、帰還回路中のトランジ
スタ２９は開であり、比較器１９のマイナス入力に接続
点２１のところで高レベルの閾値′電圧を生じる。入力
信号が低レベルに下ると（例えば印刷ハンマ発射時など
）、インバータ１６が接続点１５のところに亮レベル信
号を生じさせる。トランジスタ２５もオフなので接続点
１５のところに現われる電圧がトランジスタ１４をオン
に切換え、その結果トランジスタ１０を能動化して、コ
イル１１をその未稠整電力供給源である駆動電圧＋ｖ１
につなぐ。コイル電流は下記の式に従って急激に増加す
る。

但し、Ｒはコイル１１の抵抗と抵抗１２との合計値。

接続点２１のところの予じめ設定した閾値レベルに接続
点２１のところの電圧が筒しくなるレベルにコイル電流
が達するとき、正の電圧が接続点２７のところにｉ９わ
れ、トランジスタ２５をオンに切換えてスイッチ・トラ
ンジスタ１４を開き、トランジスタ１０を開状態に切換
える。比較器１９からの接続点２７のところの正の電圧
信号は、またトランジスタ２９を介して抵抗２４を、抵
抗２３と並列にアースせしめる。この結果、回路網の全
抵抗は減少され、低レベルの閾＠電圧が比較器１９のマ
イナス入力への接続点２１に聯われるようにさせる。

コイル１１がトランジスタ１０の開状態に従い接続を外
されると、コイル１１吊の電流は、下記の良く知られた
式に従が５適当な回路に接続されたクランプ・ダイオー
ド６０を介して減衰する。

ｉ−４，１４ｅ　　　Ｌ 接続点２０のところの電圧が、接続を２１のところの低
レベルの閾値電圧に等しくなるようなレベルにコイル１
１中の電流レベルが倖すると、比較器１９は両トランジ
スタ２９及び２５を開くよう低レベルの出力信号を生じ
る。端子１７のところの「入力」信号が未だ低レベル状
態にあるのでトランジスター４は接続点１５のところの
高レベル信岬によって再び切換えられ、スイッチ１０を
閉状態に能動化し、これによって駆動電圧十ｖ１をコイ
ル１１につなげる。これにより電流はピーク閾値レベル
に向かって−り弄する。トランジスタ２９が開いている
と分岐抵抗２４がアースから接続を外され、接続点２１
のところの閾値電圧が、アースへの分圧器として接続さ
れた抵抗２２反び２３に関係づけられる基準′電圧ＶＲ
によって設定された高レベルに復、１得させられてしま
う。この電流レベルが再び高レベル閾値に達すると、比
較器１９からの高レベル信号が再び接続点２７に印加さ
れ、スイッチ・トランジスター０を開き、閾値トランジ
スタ２９を閉じて夫々コイル１１を＋Ｖ１から外し、閾
値電圧を減少せしめ、これによってコイル１１中の電流
を低レベルの閾値に向かつて再び減衰せしめる。

コイル１１中の電流をチョップさせたり振動させたりす
る過程は、端子１７の１入力」信号が低レベルにとどま
る限り続く。「入力」信号が高レベルになるとき−これ
は本発明によれば一定の期間の終りになるときに常時生
じるが、−トランジスタ１４はその状態に拘らず、オフ
にゲートされ、トランジスタ１０が開にされ若しくは開
に維持されるようにし、これによって電流が０に向かつ
て減衰し始めるか或いは減衰し続ける。比較器１９は感
知した値と閾値との比較一致が生じて接接点２７で低レ
ベル信号を生じる迄はその感知電圧と基準閾値電圧とに
従って機能し続ける。トランジス′ｌｌ り２５及び２９はそのまま開状態にとどまるか若しくは
開状態に復帰されるが、トランジスター４は状態を変え
ず、アースから外さｎた抵抗２４が比較器１９のマイナ
ス入力のところの基準閾値電圧をその高レベルのところ
まで−Ｅ昇させ、これによって端子１７へ「入力」信号
を互えることによって開始する次の一定の期間の為準備
を備える。

ここで今説明した動作は、曲掩３１がコイル１１中の電
流を表わし、Ｔが入力信号の期間を表１っすところの第
４図の線図に示される。これらの曲線を生じる特定の回
路は下記のパラメータを有する回路素子を含む。

１、抵抗 １２−０．５Ω １５−１．２に １８−１．５に ２２−４．７に ２３−４．７に ２４−５．１　Ｋ ２６−２に ２、　コイル１１、巻数２６２、Ｒ＝６１ΩＬ＝２．２
ＭＨ３、トランジスタ １０−ＲＣＡ８２０３Ｂ １４−２Ｎ７１９Ａ（テキサスインストルメンツ）１６
−５Ｎ７４０５（テキサスインストルメンツ）２５−２
Ｎ２４５３（テキサスインストルメンツ）２９−２Ｎ２
４５！ｌ（テキサスインストルメンツ）４　電圧 Ｖｌ−＋４８Ｖ Ｖ２−＋５Ｖ ＶＲ−４，１４Ｖ（公称値） 本発明を実施するのに有用な比較器１９は、Ｎａｔｉｏ
ｎａｌ　　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　　社の１９７
６年に米国で著作権登録された「ＮａｔｉｏｎａｌＬｉ
ｎｅａｒ　　Ｄａｔａ　　ＢｏｏｋＪの第５−２９頁に
記され、その頁及び第５−３６頁までの頁に説明さｎた
ＬＭ３３９である。第１図の比較器１９のプラス入力、
マイナス入力及び出力はその第５−２９頁の図示の２重
線図及び平坦なパッケージ回路図、に示さｎた＋、−及
び０ＵＴＰＵＴの各端子に対応する。本発明を実施する
に際しこｎと同等の他の回路も当業者なら容易に使用で
きよう。

第２図は第１図の抵抗回路網の端子２８にｖＲを供給す
る回路を示す。基本的には第２図の回路は作動増幅器３
２を含む直列の電圧調整器であって、その出力がツェナ
ーダイオード６６反び未調整の電力供給電圧ｖ１かも引
出されるものである。

トランジスタ６４は、複数本のノ・ンマを有する装置の
場合必弗となるかもしれない付加電流での駆動を与える
。抵抗３５は回路が外部で負荷されない場合にそのよう
な電流を与える。バイアス抵抗３６を有するツェナーダ
イオード３ろは、作動増幅器ろ２の位相人力への安定し
た電圧基準として作用する。コンデンサ３７反び抵抗３
８は供給電圧のフィルタ作用を与える。抵抗３９が、ナ
・ｆキストの安定基準によって決まるようなループ安定
性？：確保する。トランジスタ３４のエミッタ部分から
作動増幅器６２のマイナス入力への帰還回路に抵抗４０
があり、これによって作動増幅器３２の出力を反転する
機能を果す。即ち、駆動電圧Ｖ１が変化するとき、それ
に反比例するようなりＲの変化が生じることになる。

下記の式がこの回路の動作を定義する。

但しＶｚはツェナーダイオード３６で決まる電圧である
。Ｒｆは抵抗４０の抵抗であり、Ｒ，は抵抗３８と３９
の組合せ抵抗である。＋ｖ１の公称値が４８Ｖの場合（
第４図の例）ＶＲは下記の抵抗のパラメータを用いると
４．１４１Ｖという値になる。

３５−１Ｋ　　　　’Ｖ３＝８．５Ｖ ３６−０．２４に ３８−３６に ３９−０．１５に ４０−１．６に’ コンデンサ６７は６．８μＦという容量を有する。

作動増幅器３２に適するのはｒＳｉｇｎｅｔｉｃｓＡｎ
’ａｌｏｇ　Ｄａｔａ　ＭａｎｕａｌＪの１９７９年版
第・　７０頁乃至第７６頁に記されるようなフェアチャ
イルド社のμＡ７４１ＣＮである。作動増幅器３２に関
する数値は、その第７０頁に記された回路の端子に対応
する。

ｖＨびｖｌの他の値は下記の通りである。

Ｖ　　＝４３．２’Ｖ：　　ＶＲ＝４．３５３５Ｖ　（
第３図の例）ｖＲの閾値レベルは駆動型、圧ｖ１の変化
に反比例するように補償される。これは口丁に、チョッ
プ期間中の平均電流の大きさが反比例して変化する結果
をもたらす・駆動電圧Ｖ１力冒３．２ＶＯ堝合第３図か
ら分るように １のレベルよりも上にあって、平均電流もそれに対応し
て増えている。このチョップ速度も、第１速度の変−化
を反映して変化している。第２図の回゛”゛゛？“こ７
８０５．８，４゜ＫＬｔ％！ｕ、立−Ｆり時間と短い期
間の遅いチョップとを生じるであろう。従って１、−子
１７の「入力」信号が一定則１１１Ｔに限られているこ
ともあって、ｖｌが公称値よりも低い場合に生じるであ
ろう正味の効果としては、コイル１１に供給されるエネ
ルギが低くなり、それに対応して印刷ハンマに供給され
るエネルギも当然の、ＩＴ社乍も低（なってしまうであ
ろう。この事は次いで入力の力の大きさ及び飛行時間を
変えることになり、印字の整列度合が劣り印刷の質も低
下することになる。第２図の回路で与えられるＶＲの反
比例的な補償の場合、コイル１１に供給されるエネルギ
の清は、基本的には同じになり、これによって打撃力の
レベル又び飛行時間が基本的ＩＣは一定となる。

駆動電圧Ｖ１がｉ＞＋ｉ加する場合にも同じ結果が得ら
れる。負（５図はｖｌが増加し、ＶＲが減少しだ場合ケ
示すが、曲線４２からチョップが比例的に低いＬ；まル
で、目、つ鷹４図及び第３図の曲線３１反び４１に比し
てもつと早い速度で生じている事がｆｉ＋ｉ解されよう
。またチョップももつと長い期間にわたって生じている
。しかし乍ら、チョツヌニ中に生じている平均電流は「
入力−１信号の一定期間Ｔの間の全エネルギを維持する
のに必要な程度まで低（されている。これらの３通りの
場合に於いて、その電流のチョップされた゛部分のピー
クの差が基本的に変らないことに留意されたい。

従ろて高速印刷ハンマで有用な高い信頼性の緻密に制（
，１Ｈされる、効果的な駆動回路が提供された。

上述の回路により、全体の電力源を調整する代りに単一
の右側の調整器が提供された。複数本のハンマを有する
プリンタでは、各ハンマが個別に作動される際全てのハ
ンマ′がチョップ割合で同じ調整及び同じ補償を受ける
ように共通のｖＲを供給する単一の２円整回路が使用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の駆動回路の一部であるチョップ回路を
示す図式的な回路図である。第２図は本発明の駆動回路
の、第１図に組合わされるもう一つの部分であるスイッ
チ速度を変える手段欠示す図式的な回路図である。第３
図乃至第５図は、夫夫第１図及び第２図の駆動回路に印
加される６つの鴇なる駆動電圧に対して見われる電磁印
刷・・ンマのコイル中の駆動電流を示すグラフである。 １０・・・・（第１）スイッチ・トランジスタ（スイン
チ手、Ｑ）、１１・・・・コイル、十■１・・・・未調
整の駆動電圧源、十■２・・・・バイアス電圧、１４・
・・・第２スイツチ・トランジスタ（スイッチ手段）１
７・・・・（オン切換信号即ち一定助間の付勢信号を受
ＪＮる）端子、１９・・・・比較器、２２．２３．２４
・・・・（抵抗回路網を構成する）抵抗、２５・・・・
（スイッチ・トランジスタ１０．１４を制御する）トラ
ンジテ、夕、２．８・・・・基準電圧ＶＲ用の、端子、
・２９・・・・（閾値レベル調整用の）閾値スイ゛ツチ
・トランジスタ、３２・・・・作動増幅器、４０・・・
・抵抗。 出ｒ・１１　人　インターナショナル・ビジネス・マシ
ーンズ・コーポレーション代胛人　弁即士　　山　　　
本　　　仁　　　朗（外１名） ３７− Ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　（！ＦＩＧ　　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コイル中に電流を流すだめの一定期間の付勢信号で付勢
   されるスイッチ手段によって未調整の駆動電圧順に接続
   され得るコイルを有するとともに、上記コイルを流れる
   電流が上」一定期間中、成る所与のレベルになるとき付
   勢され且つ上記一定期間中の少なくとも上記所定のレベ
   ルになるのを壇とした残りの期間中、−ｈ記コイルに流
   れる電流を平均ピーク電流でチョップするよう上記スイ
   ッチ手段を周期的に付勢又は減勢するチョップ回路を有
   する 印判・・／マ等を付勢するｉｔＭ１石用の定エネルギ駆
   動回路にして、 上記残りの！１＃Ｉｌｌ中、上記駆動電圧源の電圧変動
   を補償するため積電圧変動に応じて上記コイルを流れる
   平均ピーク電流を変えるよう上記スイッチ−ｆ段のスイ
   ッチ速度を変える手段が上記チョップ回路に設けられて
   いるＴ＠を特徴とする定エネルギ駆動回路。