JPS61108566A - 印刷ヘツド - 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、印刷ヘッドの駆動回路に関する。

〔開示の概要〕

リボンの導電層の電圧を感知する感知電極が印刷ヘッド
に組込まれる。これによシ、印刷ヘッドとは別個に複雑
な電圧感知要素を設ける必要がなくなる。

〔従来技術〕

サーマル印刷ヘッドは、電流に応じて局部的に熱を発生
するリボンを使用する。局部的に発生された熱は、受容
媒体へのインク転写を行わせる。

典型的な場合、リボンの外側層を横切る印刷電極によっ
て電気信号が与えられる。この電気信号が導電率の高い
層（典型例ではアルミニウム層）へ向けて内部に入シ込
む過程で局部的に熱が発生する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のサーマル・プリンタは、リボンの導電層の電圧を
感知するために、印刷ヘッドとは別個に複雑な感知要素
を設けなければならないという問題点があった。

本発明は、リボンの電圧感知要素を別個に設ける必要の
ない印刷ヘッドを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、抵抗リボンの導電層の電圧は印刷ヘッ
ドに装着された電極によって抵抗層を介して感知される
。これにより、差動増幅器の一方の入力に与えられる導
電帰還路の電位が感知される。帰還路は所定の基準電圧
よシ低い入力電圧を差動増幅器の他方Ω入力に印加する
。

この出力電圧は、各電極をそれに対応した線を介して駆
動する。リボンに一定電圧が印加されたときに、電極リ
ボンとの間に不完全な接触があると、電流が低下する。

リボンがほぼ一定の電力領域で動作すると、装置の不完
全さの影響がよシ小さくなる。これを達成するために、
１つの電極にそれぞれ個別的に接続される同一抵抗の大
きさ及び駆動電圧レベルが選択される。このような一定
電力駆動は、特願昭５９−２６５１５９号に開示されて
いる。

〔実施例〕

第１図は、本発明による印刷ヘッドの好ましい実施例の
実際の金属レイアウトを示す。４０本の金属ワイヤ１の
端部は、弧状印刷面５を形成するために１つの列中に配
置された４０個の実質的に同一の駆動電極として作用す
る。（印刷面５を弧状にするのは、印刷されるべき紙が
装着される丸いプラテン面に印刷面３を適合させるため
であるλ各ワイヤ１はこれに隣接するワイヤ１から離・
隔しており、個々の端子５に接続されている。外側金属
７は、印刷面５の位置を除いて端子５から十分離隔する
ようにワイヤ１及び端′＋５を取り囲んでいる。金属７
は、比較的幅広で印刷ヘ−ラドのための支持体として機
能し、またある種のシールド効果を与える。印刷面３の
位置において、金属７は電極１の列の頂部及び底部に延
長部７ａを形成する。延長部７ａは面３の端部のすぐそ
ばまで延びている。延長部７ａは物理的補強材として重
要な機能を果す。延長部７ａは、電極１と同様に電極と
して作用する。電極１及び延長部７ａによって形成され
た垂直列において、延長部７ａの外側端部８は典型的な
場合少くとも２又は３個の電極１の垂直高さ分離隔して
おり、これにより付勢電極１から拡散する電流が電極７
ａの電圧に影響を与ることがなくなる。電極１の各側の
電極７ａのそれぞれは、信頼性の高い感知用接触面を得
るために個々の電極１のそれより実質的に大、きな垂直
高さを有する。電極１のすぐ隣りに、延長部７ａは個々
の電極１ときわめて類似した形状の部分を有する。これ
は、内側電極１のまわりのこわさと同じこわさを外側電
極１にもたせるためである。

金属７を電極として使用できるよ・うにするために、金
属７に接続される端子９が印刷ヘッドの中央に設けられ
ている。すなわち、端子９は金属７と端子５の最も近い
ものとの間に設けられる。端子９を重複して設けるのは
、一方が接触していなくても確実に動作が行われるのを
保証するためである。第１図に示された構成要素の接続
ケーブル等への取シ付けは例えば米国特許第４３９０８
８４号に開示されている。

第２図において、印刷時に電極として動作するワイヤ１
は、個々の電極１ａ、１ｂ・・・・、１ｔＬとして示さ
れている。印刷時、電流は電極１ａ乃至１ｎを通って接
地点へ流れる。抵抗リボンを使用する場合には、電極１
ａ乃至１ルは第１図の面３に示されているように互いに
近接して配置され、また米国特許第４３４５８４５号に
示されている。

ように抵抗リボン２０に接触する。各電極１１Ｌ乃至１
ｆＬは抵抗リボン印刷を行う上で無視できる程の抵抗値
の金属から成る。接地は、電極１ａ乃至１露が接触する
側と同じ側においてリボン２０に対してしつかシと押圧
されるローラ２６によって行われる。（典型例において
は、ローラ２３Ｆｉ、電極１ａ乃至１ｎからリボン２０
に沿って長手方向に離隔した２つの給送ローラの一方で
ある）第２図は、リボン２０を拡大して示してるる。リ
ボン２０は、一定断面の積層体である。電極から最も遠
い層２０ａは、溶融可能インクである。薄い内部層２０
ｂは、電極１ａ乃至１ｆｔから接地ローラ２６への低電
力導通を容易にするだめの高導電層で、典型例ではアル
ミニウムから成る。アルミニウム層２０ｂはまた比較的
高い抵抗の薄い外側酸化アルミニウム面も提供する。抵
抗基体２０ｃは、典型例では、カーボンブロックが充填
されたポリカーボネート樹脂から成シ、電極が接触する
。

列をなす電極１の乃至１ｎの両側には延長部７ａが配置
される。この延長部７ａは電極としても作用し、基体２
０ｃと接触する。

電極１ａ乃至１ｎは、後述のように差動増幅器として作
用する演算増幅器２４によって駆動される。増幅器２４
は、正入力である制御人力２５と、負入力である基準人
力２７とを有する。

正及び負入力表示は、一般的なものであシ、増幅器２４
の制御人力２５に上昇信号が印加されると出力２９に上
昇信号が発生し、基準人力２７に′上昇信号が印加され
ると出力２９に降下信号が発生することを示す。

増幅器２４は、標準的演算増幅器として、入力２５及び
２７０入力電流を無視し得る信頼できる出力を発生する
。これに゛より、全体の回路設計が容易となシ動作レン
ジを広くできる。ただし、入力電流等を補償できるか又
は各回路設計の際に考慮できるならば、演算増幅器のか
わシに他の特性を有する増幅器を使用できる。

出力２９はバイポーラ・トランジスタ３１のベースを駆
動する。トランジスタ３１のエミッタは線６３に接続さ
れ、コレクタには典型例では＋６８ボルトの動作電圧が
印加される。トランジスタ６１は、固有の順バイアス・
ベース・エミッタ降下　　　　　　ｉによって小さな電
圧降下を生じさせることによシ、出力２９と線３３の間
に電流絶縁を与える。トランジスタ３１は電力増幅器を
簡単に実現する手段であり、例えば、パワー電界効果ト
ランジスタ又はダーリントン接続のトランジスタを使用
できる。

線３３は抵抗５５　ａ１３５　ｂ・・”３’５　ｓ及び
スイッチ３７ａ、３７ｂ−・・３７ｆｉを介してそれぞ
れ電極１ａ、Ｉｂ・・・・１ｎに接続されている。なお
、スイッチ３７ａ、３７ｂ・・ｅ−３７％は図には単に
スイッチの記号で示されているが、実際にはベース又は
これと同等の制御入力への信号によってオン・オフして
スイッチ３７ａ乃至３７−を通るパスを開閉するダーリ
ントン接続のトランジスタで構成するのが好ましい。

オン状態のトランジスタ・スイッチ３７ａ乃至５７ｎの
電圧降下は小さい。何故なら、関連するトランジスタ・
スイッチ３７ａ乃至３７ｆｉは飽和領域で動作するよう
に設計されているからである。

意図した回路動作に対するこのような電圧降下の影響を
打ち消すだめに、スイッチ３７ａ乃至３７かと同一のス
イッチ３７ｘが線３３と入力２７との間に接続されてい
る。後述のように、スイッチ３７ｘは補償要素なので常
に閉じている。

延長部７ａは感知電極として作用し、駆動電極１ａ乃至
１％の両側に配置される。電極７ａけ互いに接続される
とともに、線５９を介して増幅器２４の正入力に直接接
続されている。定電流源４１は線３９に小電流（典型例
では０．５ミリアンペア）を供給する。この電流は、リ
ボン２０と電極７ａの境界を導通領域へ連続的にバイア
スするが。

印刷には影響を与えない。この電流の欠落は、リボンと
の接触が無いこと又はリボンの破損を意味する。

ｖ２は線３６の電位を示す。調整可能定電流源４５は、
基準入力２７に接続され、電位ｖ２によって供給される
電流と同じ極性及び方向の電流を供給する。

第２印刷濃度制御装置すなわちパルス幅変調装置４６が
スイッチ３７ａ乃至３７ｆｉを制御する。

各印刷動作は、開放動作と閉成動作とを交互に行うよう
に選択されたスイッチ３７ａ乃至３７算によって行われ
る。濃度を高めるには、開放周期に対する閉成周期の比
を大きくすればよく、それは標準的なパルス幅変調技術
によって行われる。濃度を低くするに？−１、閉成周期
に対する開放周期の比を大きくすればよい。パルス幅変
調装置４６による濃度制御の利点は、はぼ一定の電力点
ですべての濃度を実現できることである。この動作の利
点については後に詳述する。

基準電流源４５は、所要印刷濃度を得るのに必要なレベ
ルの電流が電極１ａ乃至１ｆＬＶＣ流れるようにレベル
設定される。抵抗リボン印刷の場合、通常、電流が増加
するとリボン中で発生する熱も増大し、印刷濃度が高く
なる。定電流源４５の出力電流をＩｒｅｆ、基準入力の
電圧をＶ２７、ｆ／ｓ３３の電圧をｖ２、抵抗４７の抵
抗値をＲ４７、並びにスイッチ５７ｘの電圧降下をＶ３
７さすると。

Ｖ　２７　＝Ｖ　２−１　ｒｅｆ　・Ｒ４７ＶＢ２　”
（式Ａ）電圧Ｖ２７は増幅器２４の負入力なので、制御
）　　　　　　入力０電圧Ｖ２５！＃：）も小さ“と・
出力２９０電圧は増幅器２４の作用により直ちに増加す
る。電圧Ｖ２７が電圧Ｖ２５よシも大きいと、出力２９
の信号は直ちに降下する。

スイッチ３５ａ乃至３７ｎのうち所要のものを選択する
ことによって電極１ａ乃至１ｔＬを選択した後、各印刷
動作中早期に平衡状態に達する。平衡状態にあると、電
圧Ｖ２５とＶ２７は等しい。

何故なら、抵抗４７を介してフィードバック信号が与え
られると増幅器２４は差動増幅器として働くからである
。代数的に示すと、 Ｖ２５＝Ｖ２７ これを式Ａに代入すると、 Ｖ２５＝Ｖ２−Ｉｒｅｆ１１Ｒ４７−Ｖ３７整理すると
、次式が得られる。

Ｖ　２−Ｖ　２５’−Ｖ　３７　＝　Ｉｒｅｆ−Ｒ４７
”（弐Ｂ）（Ｖ２−Ｖ２５−ＶＢ２　）を一定に設定す
ると、各印刷濃度に対してＩｒｅｆ−Ｒ４７は一定であ
る。。

電極７＆には電圧Ｖ２５が印加される。電極７ａは、導
電層２０１Ｌから接地点へ電流を流す電極からみて電気
的に電流の原点に配置される。定電流源４１から出力さ
れる０、５ミリアンペアの電流は電極７ａと層２０ｂと
の間に電圧を確立するが、これは無視できる大きさであ
る。従って、電極７ａは、リボン２０の長手方向に沿っ
て接地点までの電圧を測定する。、接地電位はしばしば
共通電位Ｖｃとも呼ばれる。従って電位ｖ２の点からリ
ボン２０を横切って導通層２０ｂまでの電圧は（Ｖ２−
Ｖ２５）である。

電圧Ｖ５７が変化すると電圧ｖ２が変化するが、このよ
うな変化は印刷に影響を与えない。何故なら、閉成され
たスイッチ３７ａ乃至３７覚の両端の電圧はスイッチ３
７ｘの両端の電圧と実質的に同じに変化し、リボン２０
の両端の電圧のみが印刷を制御するからである。従って
、電圧Ｖ５７の変化は完全に補償され、電圧Ｖ５７は一
定と考えることができる。（弐Ｂ）を変形すると、Ｖ２
−Ｖ２５＝ＩｒｅｆｌＩＲ４７＋ｖ３７従って、第２図
に示された回路は、定抵抗（例えば抵抗６Ｓａ）、閉成
されたスイッチ（例えばスイッチ３７　＆　）、電極（
例えば電極１”）％！Ｊボン２０及び接地帰還路から成
る各直列回路に弐Ｂで定義された一定電圧を印加するも
のであるということができる。スイッチ３７ａ乃至５７
ｆＬ及び電極１ａ乃至１πの抵抗及び他の電圧低減効果
は、問題とならず、線３３からの各パスについて同一で
ある。従一つで、各駆動電極１ａ乃至１ｎＫ流れる電流
は、電極１ａ乃至１１リノボン２０との間の境界におけ
る電圧損失の差異のみによって他の駆動電極１ａ乃至１
ｔＬの電流と異なったものとなる。このような境界効果
は、電極１ａ乃至１かとリボン２０との不完全な接触に
帰因するものであり、典型的な場合周期的に生じ、問題
となることがある。

リボン両端の電圧Ｖ　けしばしばスルー電圧と指体され
る。リボン両端電圧Ｖａは印刷のための熱を発生させる
。リボン２０の長手方向に沿って接地点まで至るパスの
電圧降下Ｖ　けリボン両端電圧ｖ１よシ非常に小さい。

典型例においては、リボン２０は内部金属層２０ｂ又は
他の高導電層を有するので、リボン２０の長手方向に沿
って接地ローラ２３に至るパスの導通が容易となシ、ｖ
ｃを低く保持できる。

電圧降下Ｖｃは、駆動される電極１ａ乃至１ｎの数によ
ってかなシ変化する。このような変化は電極７＆によっ
て感知され、これによシ増幅器２４の入力２５の電圧Ｖ
２５が変化し、線３３の電圧ｖ２も同方向に同じ大きさ
だけ変化する。従って、境界電圧が同一だと、電圧降下
ｖｃの変化に無関係に同じ電流が各駆動電極１１Ｌ乃至
１〜に供給される。リボン両端電圧ｖａはリボン２０の
横断方向の電気的特性の関数で、１、典型的な場合、ｌ
のリボン２０全体妃わたって同一である。駆動中の１つ
又はそれ以上の電極１ａ乃至１ｎとリボン２０との間の
接触が非常に弱いと、線５３から導電層２０ｂへの電圧
は一定に維持される。接触が弱い電極１ａ乃至１ｎを流
れる電流が減少すると、印刷ヘッドの印刷面３のまわり
の領域及びリボンを損傷させる可能性のある過度の電流
を回避できる。

）　　　　　　同一抵抗率の抵抗３５°乃至３゛５゛及
び電圧“２は、電力をはぼ一定にするために、電極１ａ
乃至１ｎによって駆動されるリボン２０又は他の媒体の
動作特性が所要範囲に入るように値が選択される。これ
については特願昭５９−２６３１５９゜号に開示されて
いる。電力を一定にすると、印刷がよシ均一となり、電
流の流れが制限される。電流変動が低減すると、アーク
が発生しにくくなる。

各抵抗３Ｓａ乃至３５ｆｉは各電極１ａ乃至１ｎの公称
実効抵抗に等しく選択される。公称実効抵抗は、もちろ
ん、すべての電極１ａ乃至１ｎについて同一である。

各リボン２０は、特願昭５９−２６５１５９号に開示さ
れているように、低電流領域を過ぎた領域で比較的ゆつ
くシ変化するｖＩＬに対する特性面・線を有する。通常
の動作点け、ゆつくシ変化する領域内に入るように選択
される。各抵抗３５ｍ乃至５５ｎは公称点における電圧
降下と同じ電圧降下を与えるように選択される。これに
より、動作中の電力はほぼ一定となる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は、リボンの電
圧を感知する電極を印刷ヘッドに組み込むものであるか
ら、印刷ヘッドとは別個にリボン電圧感知要素を設ける
必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による印刷ヘッドの一実施例の金属配列
図、 第２図は本発明による印刷ヘッドの一実施例を使用した
印刷装置の一例を示す概略構成図である。 １．１ａ・・・・１ｎ・・・・印刷電極、Ｚ＆・・・・
感知電極、２０・・・・抵抗リボン、２４・・・・演算
増幅器。 出願人インターナシシルレ・ビジネスφマシーンズ・コ
一ゼレー／ヨン代理人　弁理士　　岡　　　１）　　次
　　　生（外１名） 印刷ヘッドの金属配列図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 印刷のための駆動電流を流す複数の印刷電極を有する印
   刷ヘッドにおいて、 前記印刷電極から電流を受けるリボンの電圧を感知する
   感知電極を具備し、 前記感知電極が、前記印刷電極から分離され、前記印刷
   電極への駆動電流レベルを設定する電気的制御回路に接
   続されることを特徴とする印刷ヘッド。