JPS61239962A - Thermal head driving circuit - Google Patents

Thermal head driving circuit

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JPS61239962A
JPS61239962A JP60080095A JP8009585A JPS61239962A JP S61239962 A JPS61239962 A JP S61239962A JP 60080095 A JP60080095 A JP 60080095A JP 8009585 A JP8009585 A JP 8009585A JP S61239962 A JPS61239962 A JP S61239962A
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drive
thermal head
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Masayuki Hisatake
真之 久武
Akio Noguchi
野口 秋生
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/35Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads providing current or voltage to the thermal head

Abstract

PURPOSE:To suppress voltage drop and to enhance response by lowering internal resistance, by providing a switching circuit having two or more of electric field effect transistors connected to each other in parallel to turn a printing pulse current On and OFF and a pair of transistors subjected to totem pole connection for turning the switching circuit ON and OFF by supplying the gate charging currents of the aforementioned electric field effect transistors and discharging gate discharge currents. CONSTITUTION:In a switching circuit 21, voltage equal to or more than threshold voltage is applied to the gate of an electric field effect transistor 44 when no printing is performed and a control signal making said voltage equal to or less than said threshold voltage is applied when printing is performed. When the transistor 44 is replaced with a switch 50 and this switch 50 is turned ON, a part of the charge accumulated in the gates of electric field effect transistors 31-33 is discharged as shown by an arrow 51 to allow a transistor 46 to turn ON and the current accumulated in the gate of the transistor 31 is discharged and extinguished at a stroke as shown by an arrow 52 and the transistors 31-33 are brought to an OFF-state.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はサーマルヘッドを用いて記録または表示を行う
装置に使用されるサーマルヘッド駆動回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a thermal head drive circuit used in a device that performs recording or display using a thermal head.

「従来の技術」 多くのプリンタやファクシミリ装置あるいはイメージセ
ンサを用いた一部の複写機では、熱転写記録方式あるい
は感熱発色記録方式を使用して記録または複写を行って
おり、このような装置には通常サーマルヘッドが印字ヘ
ッドとして用いられている。また磁化潜像を利用して表
示を行う表示装置でも、熱パルスの印加手段としてサー
マルヘッドを用いることがある。
"Prior Art" Many printers, facsimile machines, and some copying machines that use image sensors record or copy using a thermal transfer recording method or a thermosensitive color recording method. A thermal head is usually used as the print head. Further, even in a display device that performs display using a magnetized latent image, a thermal head may be used as a means for applying a thermal pulse.

第7図はサーマルへラド11とこれに印字パルスを供給
するサーマルヘッド駆動回路12およびサーマルヘッド
駆動用の電源回路13を表わしたものである。サーマル
へラド11には、長手方向に直線状に発熱体が配置され
ている。この発熱体は長手方向に多数の区分に分割され
ており、それぞれその両端に印字パルスを印加するため
のリード線が接続されている。この−区分の発熱体を単
位発熱体と呼ぶことにする。印字パルスは、これらの単
位発熱体に対して選択的に供給される。一度に印字パル
スが供給される単位発熱体(発熱要素)の数すなわち全
単位発熱体中の通電単位発熱体の割合(以下印字比率と
いう。)に応じて、電流の消費量が大きく異なる。電源
回路13とサーマルヘッド駆動回路12を結ぶライン1
4やサーマルヘッド駆動回路12とサーマルヘッド11
を結ぶライン15を流れる電流が、印字比率に応じてそ
れぞれ大きく変わると、ライン14.15の電気抵抗に
よる電圧降下のため、サーマルヘッド11へ印加される
電圧が変動する。
FIG. 7 shows a thermal head drive circuit 12 for supplying printing pulses to the thermal head 11, and a power supply circuit 13 for driving the thermal head. In the thermal heater 11, heating elements are arranged linearly in the longitudinal direction. This heating element is divided into a large number of sections in the longitudinal direction, and lead wires for applying printing pulses are connected to both ends of each section. This - category heating element will be referred to as a unit heating element. Print pulses are selectively supplied to these unit heating elements. The amount of current consumed varies greatly depending on the number of unit heating elements (heating elements) to which printing pulses are supplied at one time, that is, the ratio of energized unit heating elements to all unit heating elements (hereinafter referred to as printing ratio). Line 1 connecting power supply circuit 13 and thermal head drive circuit 12
4, thermal head drive circuit 12 and thermal head 11
When the current flowing through the line 15 connecting the lines 14 and 15 changes greatly depending on the printing ratio, the voltage applied to the thermal head 11 fluctuates due to a voltage drop due to the electrical resistance of the lines 14 and 15.

また、サーマルヘッド駆動回路12の内部においても、
電流のオン・オフ制御を行うスイッチン1   グ素子
が印字比率の変動に伴って数ボルト程度の電圧変動を発
生させることがある。例えば、ダーリントン接続を行っ
たNPNバイポーラトランジスタをサーマルヘッド駆動
回路11のスイッチング用として使用すると、この素子
はコレクターエミッタ間の飽和電圧が高いので、サーマ
ルヘッド11に例えば45アンペアの電流を流したとき
、約2ボルトのドライブ損失を発生させてしまう。
Also, inside the thermal head drive circuit 12,
A switching element that controls the on/off of current may generate voltage fluctuations of several volts as the printing ratio changes. For example, if a Darlington-connected NPN bipolar transistor is used for switching in the thermal head drive circuit 11, this element has a high collector-emitter saturation voltage, so when a current of, for example, 45 amperes flows through the thermal head 11, This results in a drive loss of approximately 2 volts.

印字比率に応じたこのような電圧変動は、当然ながらサ
ーマルへラド11の動作時の発熱を不安定にし、記録紙
の記録濃度に影響を及ぼす。特に高速記録や中間調の再
現を行うプリンタまたはディジタル複写機では、記録濃
度の変動は画像の品質の維持を困難にする。
Such voltage fluctuations depending on the printing ratio naturally make the heat generation of the thermal radar 11 unstable during operation, and affect the recording density of the recording paper. Particularly in printers or digital copying machines that perform high-speed recording or halftone reproduction, fluctuations in recording density make it difficult to maintain image quality.

印字比率に応じた電圧変動によるこのような印字品質の
低下を防止するため、主として次のような改善が行われ
ている。
In order to prevent such deterioration in printing quality due to voltage fluctuations depending on the printing ratio, the following improvements have been mainly made.

その1つは、サーマルヘッド駆動回路の内部抵抗の低減
化である。−例としては、第7図のライン14.15に
よる電圧降下を低減させるために、太い電線を使用しそ
れらの長さを極力短くすることである。サーマルヘッド
駆動回路12については、バイポーラトランジスタを並
列接続してスイッチング回路の内部抵抗を低くすること
が提案されている。
One of them is to reduce the internal resistance of the thermal head drive circuit. - An example is to use thick wires and keep their lengths as short as possible in order to reduce the voltage drop across lines 14.15 in FIG. Regarding the thermal head drive circuit 12, it has been proposed to connect bipolar transistors in parallel to lower the internal resistance of the switching circuit.

いま1つは、サーマルヘッド駆動回路中の電圧降下によ
って発生する電圧変動に対して、印字パルスの幅を増減
して対処することである。
Another method is to increase or decrease the width of the print pulse to cope with voltage fluctuations caused by voltage drops in the thermal head drive circuit.

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、いずれの場合も、少なからず実施上の問題点
がある。スイッチング回路の改善についていえば、バイ
ポーラトランジスタによるスイッチング動作は通常電流
駆動法を用いており、並列接続した全トランジスタが同
時に均一に動作しないと、一部のトランジスタに負荷が
集中する場合がある。こ、のような場合には、最先に動
作したトランジスタに過電流が流れてこれが破損するお
それがある。
``Problems to be solved by the invention'' However, in either case, there are considerable problems in implementation. Regarding improvements to switching circuits, switching operations using bipolar transistors usually use a current drive method, and if all transistors connected in parallel do not operate uniformly at the same time, the load may concentrate on some transistors. In such a case, there is a risk that an overcurrent will flow to the transistor that operates first and damage it.

また、このようなスイッチング回路を駆動するために別
途ドライブ回路が設けられるが、従来のドライブ回路は
、スイッチング回路がオフ状態のときも一定の電力を消
費する構成とされる場合があり、これは電源に無駄な負
担をかけることとなる難点があった。また何らかの原因
でこのドライブ回路あるいはスイッチング回路が故障す
ると、サーマルヘッドに電流が流れ続け、発熱体を焼損
する恐れもあり、適当な保護対策が要求されていた。
In addition, a separate drive circuit is provided to drive such a switching circuit, but conventional drive circuits may be configured to consume a certain amount of power even when the switching circuit is in the off state. There was a drawback in that it placed an unnecessary burden on the power supply. Furthermore, if the drive circuit or switching circuit breaks down for some reason, current continues to flow through the thermal head, potentially burning out the heating element, so appropriate protective measures have been required.

また、印字パルス幅の補正についていえば、次のような
問題がある。サーマルヘッドを用いた記録装置あるいは
表示装置では、印字品質を高めるために単位発熱体の蓄
熱量やサーマルヘッド基板の温度等各種の外部条件も加
味されて印字パルスの幅が補正される。こうした各種の
印字パルス補正用データは、印字パルスの幅を決定する
印字パルス発生回路へパラレルに入力される。従って、
印字パルス発生回路の制御のために割り当てられた所定
数のパラレルな補正データのうち一部のビットが電源変
動の補正に用いられる。ところが、補正データのビット
数をいたずらに増加させることは難しく、補正に使用さ
れる外部条件が多い程個々の補正に割り当てられるビッ
ト数が相対的に減少し、補正のダイナミックレンジを十
分広く設定することができないという問題もあった。
Furthermore, regarding the correction of the print pulse width, there are the following problems. In a recording device or a display device using a thermal head, in order to improve printing quality, the width of the printing pulse is corrected by taking into account various external conditions such as the amount of heat stored in a unit heating element and the temperature of the thermal head substrate. These various print pulse correction data are input in parallel to a print pulse generation circuit that determines the width of the print pulse. Therefore,
Some bits of a predetermined number of parallel correction data allocated for controlling the print pulse generation circuit are used for correction of power supply fluctuations. However, it is difficult to unnecessarily increase the number of bits of correction data; the more external conditions are used for correction, the more the number of bits allocated to each correction decreases, making it difficult to set a sufficiently wide dynamic range of correction. There was also the problem of not being able to do so.

本発明は以上の点に着目してなされたもので、内部抵抗
を低くして電圧降下を抑制し、かつ応答性を高めたスイ
ッチング回路を有するサーマルヘッド駆動回路を提供す
ることをその目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a thermal head drive circuit having a switching circuit with low internal resistance, suppressing voltage drop, and improving responsiveness. .

更に本発明は、スイッチング回路がスイッチオフのとき
、ドライブ回路で消費される電力を抑制し、かつ回路の
保護機能も有し、信頼性を高めたサーマルヘッド駆動回
路を提供することを目的とする。
A further object of the present invention is to provide a thermal head drive circuit that suppresses the power consumed by the drive circuit when the switching circuit is switched off, has a circuit protection function, and has improved reliability. .

「問題点を解決するための手段」 本発明のサーマルヘッド駆動回路は、サーマルヘッドに
供給すべき印字パルス電流をスイッチングするスイッチ
ング回路と、このスイッチング回路を駆動するドライブ
回路と、このドライブ回路の電源入力部に設けられたド
ライブ電源スイッチ回路とから成る。スイッチング回路
は互いに並列1   接続されて印字パルス電流をオン
・オフする2個以上の電界効果トランジスタを有し、ド
ライブ回路は電界効果トランジスタのゲート充電電流を
供給しかつゲート放電電流を放流してスイッチング回路
をオン・オフするトーテムポール接続された一対のトラ
ンジスタを有している。また、ドライブ電源スイッチ回
路は、ドライブ回路が作動しないときドライブ回路の電
源を遮断することのできるもので、例えばスイッチング
回路がオンのときのみドライブ回路にそのドライブ電源
を接続するようオンするスイッチを有している。
"Means for Solving the Problems" The thermal head drive circuit of the present invention includes a switching circuit that switches a printing pulse current to be supplied to the thermal head, a drive circuit that drives this switching circuit, and a power supply for this drive circuit. It consists of a drive power switch circuit provided at the input section. The switching circuit has two or more field effect transistors connected in parallel to each other to turn on and off the printing pulse current, and the drive circuit supplies the gate charging current of the field effect transistor and discharges the gate discharge current to perform switching. It has a pair of transistors connected in a totem pole to turn on and off the circuit. The drive power switch circuit is capable of cutting off the power to the drive circuit when the drive circuit is not operating; for example, it has a switch that is turned on so that the drive power is connected to the drive circuit only when the switching circuit is on. are doing.

このように、ドライブ電源スイッチ回路が、スイッチン
グ回路がオンのときのみドライブ回路に電源を接続する
と、スイッチング回路がオフのときのドライブ回路の電
力消費を抑えることができる。また、このドライブ電源
スイッチ回路は、必要に応じて電源を遮断するのでドラ
イブ回路の異常な作動を抑止するため、回路の信頼性を
高めることができる。
In this way, when the drive power switch circuit connects the power to the drive circuit only when the switching circuit is on, the power consumption of the drive circuit when the switching circuit is off can be suppressed. Further, since this drive power switch circuit shuts off the power supply as necessary, abnormal operation of the drive circuit is suppressed, so that the reliability of the circuit can be improved.

また、スイッチング回路に電界効果トランジスタを使用
しているので、スイッチング回路の内部抵抗を十分低く
することが可能である。また、ドライブ回路のインピー
ダンスが低いので、電界効果トランジスタのスイッチン
グの応答が速く高速スイッチングが可能となる。
Furthermore, since field effect transistors are used in the switching circuit, it is possible to sufficiently reduce the internal resistance of the switching circuit. Furthermore, since the impedance of the drive circuit is low, the switching response of the field effect transistor is fast and high-speed switching is possible.

「実施例」 (回路の構成) 第1図は本発明のサーマルヘッド駆動回路とその周辺回
路の実施例を示す結線図である。この回路は、2個のド
ライブ回路18.12 と、2個のスイッチ回路2..
2.  と、2個のドライブ電源スイッチ回路31.3
□ と、サーマルヘッド11および印字データ発生部1
6とで構成されている。
"Embodiment" (Circuit Configuration) FIG. 1 is a wiring diagram showing an embodiment of a thermal head drive circuit and its peripheral circuits of the present invention. This circuit consists of two drive circuits 18.12 and two switch circuits 2. ..
2. and two drive power switch circuits 31.3
□ and the thermal head 11 and print data generation section 1
It consists of 6.

この実施例で使用されるサーマルヘッド11は、いわゆ
る厚膜交互リードワイヤ方式の記録ヘッドである。この
サーマルヘッド11の基板上には、第2図に示すように
1本の細長い発熱抵抗体21が形成されている。発熱抵
抗体21には所定の間隔で2種の電極22.23が交互
に取り付けられている。このうち一方の電極22はそれ
ぞれダイオード24を介して第1と第2の共通電極Cl
C2に交互に接続されている。他方の電極23は、サー
マルヘッドの基板上に取り付けられたシフトレジスタ・
ドライバ25の各ドライバ(スイッチング素子)に接続
されている。
The thermal head 11 used in this embodiment is a so-called thick film alternating lead wire type recording head. On the substrate of this thermal head 11, as shown in FIG. 2, one elongated heating resistor 21 is formed. Two types of electrodes 22 and 23 are attached alternately to the heating resistor 21 at predetermined intervals. One of these electrodes 22 is connected to the first and second common electrodes Cl through diodes 24, respectively.
They are alternately connected to C2. The other electrode 23 is connected to a shift register mounted on the substrate of the thermal head.
It is connected to each driver (switching element) of the driver 25.

第2図において、このサーマルヘッドが、印字データ発
生部16から1ライン分の印字データ27の半分に相当
する印字データの供給を受けると、これをシフトレジス
タ・ドライバ25内のシフトレジスタにセットし、変換
されたパラレルなデータに応じてこれらにビット対応し
たドライノイをオン・オフ制御する。このとき共通電極
C1に印字パルスが供給され、発熱抵抗体21の該当す
る部分に通電し印字が行われる。この後同−ラインにつ
いて残りの半分の印字データ27によってシフトレジス
タ・ドライバ25の内容が変更され、共通電極C2に印
字パルスが供給される。これで1ライン分の残りの印字
が行われることになる。    ・さて第1図に戻って
、第1の共通電極CIは、スイッチング回路21 内の
3個の電界効果トランジスタ(nチャンネルエンハンス
メント型MOSFET)31〜33のドレインに共通し
て接続されている。これらの電界効果トランジスタ31
〜33のソースには、図示しない電源回路の出力電圧v
0が印加されるようになっている。電界効果トランジス
タ31〜33のゲートにはそれぞれ抵抗34〜36が接
続されており、これらの他端は、ドライブ回路11 の
出力端子に接続されている。また、電界効果トランジス
タ31〜33と並列に過電圧保護用のツェナーダイオー
ド37が接続されている。更に、上記ゲート抵抗34〜
36の他端は、電界効果トランジスタ31〜33がオフ
となった時点に発生するスパイク電圧を抑えるためのシ
リコンダイオード41を介して接地されている。また電
界効果トランジスタ31〜33のソース側は平滑用のコ
ンデンサ42を介して接地されている。
In FIG. 2, when this thermal head receives print data equivalent to half of one line of print data 27 from the print data generation section 16, it sets it in a shift register in a shift register driver 25. , and turns on/off the dry noise corresponding to the bits according to the converted parallel data. At this time, a printing pulse is supplied to the common electrode C1, and the corresponding portion of the heating resistor 21 is energized to perform printing. Thereafter, the contents of the shift register driver 25 are changed by the remaining half of the print data 27 for the same line, and a print pulse is supplied to the common electrode C2. The remaining printing for one line will now be done. - Now, returning to FIG. 1, the first common electrode CI is commonly connected to the drains of three field effect transistors (n-channel enhancement type MOSFETs) 31 to 33 in the switching circuit 21. These field effect transistors 31
The source of ~33 is the output voltage v of a power supply circuit (not shown).
0 is applied. Resistors 34 to 36 are connected to the gates of the field effect transistors 31 to 33, respectively, and the other ends of these are connected to the output terminal of the drive circuit 11. Further, a Zener diode 37 for overvoltage protection is connected in parallel with the field effect transistors 31 to 33. Furthermore, the gate resistor 34~
The other end of the transistor 36 is grounded via a silicon diode 41 for suppressing the spike voltage that occurs when the field effect transistors 31 to 33 are turned off. Further, the sources of the field effect transistors 31 to 33 are grounded via a smoothing capacitor 42.

一方、ドライブ回路1□ は、制御信号43を受は入れ
る電界効果トランジスタ44と、その後段に設けられ、
TTL(トランジスタ・トランジスタ・ロジック)等の
出力回路でしばしば使用されるいわゆるトーテムポール
接続されたコンブリメンタルな一対のトランジスタ45
.46を有している。この電界効果トランジスタ44に
もnチャンネルエンハンスメント型MO3FETを使用
u、ドレイン接地で使用する。このソース側に接続され
たプルアップ抵抗48はこの電界効果トランジスタ44
のスイッチング電流の制限用として設けられている。ま
たプルアップ抵抗48の電源側は平滑用コンデンサ47
を介して接地されている。
On the other hand, the drive circuit 1□ includes a field effect transistor 44 that receives and receives the control signal 43, and a field effect transistor 44 that is provided at the subsequent stage.
A pair of so-called totem-pole connected conjunctive transistors 45 often used in output circuits such as TTL (transistor-transistor-logic).
.. It has 46. This field effect transistor 44 also uses an n-channel enhancement type MO3FET, and its drain is grounded. A pull-up resistor 48 connected to the source side of this field effect transistor 44
This is provided to limit the switching current. In addition, the power supply side of the pull-up resistor 48 is connected to a smoothing capacitor 47.
is grounded through.

このドライブ回路1.には、電源電圧■1 がドライブ
電源スイッチ回路3.を介して印加されるよう構成され
ている。このドライブ電源スイッチ回路3I  は、い
わゆるダーリントン接続された一対のPNP )ランジ
スタロ1.62と、これらのトランジスタ6162の各
ベースとエミッタ間に接続された2個の抵抗器63.6
4を備えている。トランジスタ61がそのエミッタに接
続された電源とコレクタに接続されたドライブ回路11
との間の回路をオン・オフするように結線され、トラン
ジスタ620ペースには、そのベース電流を調整する抵
抗器65とそのベース電流をオン・オフするNPN )
ランジスタロ6が接続されている。このトランジスタ6
6はTTLレベルの小電流でダーリントントランジスタ
61.62を駆動するために設けられたものである。
This drive circuit 1. In this case, the power supply voltage ■1 is the drive power switch circuit 3. It is configured to be applied via. This drive power switch circuit 3I consists of a pair of so-called Darlington-connected PNP) transistors 1.62 and two resistors 63.6 connected between the base and emitter of each of these transistors 6162.
It is equipped with 4. a power supply with a transistor 61 connected to its emitter and a drive circuit 11 connected to its collector;
The transistor 620 has a resistor 65 that adjusts its base current and an NPN (NPN) that turns the base current on and off.
Ranjistaro 6 is connected. This transistor 6
Reference numeral 6 is provided to drive Darlington transistors 61 and 62 with a small current of TTL level.

そして、このトランジスタ660ベースには、TTLレ
ベルの駆動信号701がバッファドライバフ1.を介し
て印加されるよう結線され、同時にこの制御信号701
 はインバータバッファドライバフ2.を介してドライ
ブ回路11 に人力するよう結線されている。すなわち
、制御信号701はドライブ電源スイッチ回路3.に入
力する一方、その極性を反転させてドライブ回路11 
 に人力するよう構成されている。
A TTL level drive signal 701 is applied to the base of this transistor 660 to buffer driver buffer 1. This control signal 701 is connected to be applied via the
is the inverter buffer dry buffer 2. It is connected to the drive circuit 11 via a manual connection. That is, the control signal 701 is transmitted to the drive power switch circuit 3. while inputting it to the drive circuit 11 by reversing its polarity.
It is configured to be manually operated.

第2の共通電極C2に接続されたドライブ回路12 と
スイッチ回路2□ とドライブ電源スイッチ回路32 
とは、第1の共通電極C1について説明した回路構成と
全く同一の構成であり、その説明を省略する。
The drive circuit 12 connected to the second common electrode C2, the switch circuit 2□, and the drive power switch circuit 32
The circuit configuration is exactly the same as the circuit configuration described for the first common electrode C1, and the explanation thereof will be omitted.

(回路の動作) 以上の構成のサーマルヘッド駆動回路は次のように動作
する。ドライブ回路11 とドライブ電源スイッチ回路
31  とに人力する第1の共通電極CI用の制御信号
70.と、ドライブ回路12 とドライブ電源スイッチ
回路3゜とに人力する第2の共通電極C2用の制御信号
702 とは、先に第2図を用いて説明したように、記
録タイミングに同期して互に排他的に発生するようにな
っている。
(Circuit Operation) The thermal head drive circuit having the above configuration operates as follows. A control signal 70 for the first common electrode CI that is manually supplied to the drive circuit 11 and the drive power switch circuit 31. and the control signal 702 for the second common electrode C2 which is manually input to the drive circuit 12 and the drive power switch circuit 3, are synchronized with the recording timing and are synchronized with each other, as explained earlier using FIG. It is designed to occur exclusively in

スイッチング回路1、には印字をしないときくスイッチ
ング回路2.をオフにしておくとき)電界効果トランジ
スタ44のゲートに、スレッショルド電圧以上の電圧が
加わり、印字をするときスレッショルド電圧以下になる
いわゆる負極性の制御信号43が加わる。従って、常時
は、電界効果トランジスタ44のゲートがスレッショル
ド電圧を越え、スイッチオンの状態となっている。この
ときその後段の2個のトランジスタ45.46を含む回
路は第3図のように動作する。この回路で、上記電界効
果トランジスタ44はスイッチ50に置き換え、トラン
ジスタ45は動作しないので破線で示した。また、スイ
ッチング回路2゜はその一部のみ図示した。
Switching circuit 1 and switching circuit 2 are not printed. (when turning off) A voltage higher than the threshold voltage is applied to the gate of the field effect transistor 44, and a so-called negative control signal 43 which becomes lower than the threshold voltage when printing is applied. Therefore, the gate of the field effect transistor 44 normally exceeds the threshold voltage and is in the switched-on state. At this time, the circuit including the two subsequent transistors 45 and 46 operates as shown in FIG. In this circuit, the field effect transistor 44 is replaced with a switch 50, and since the transistor 45 does not operate, it is shown by a broken line. Further, only a part of the switching circuit 2° is shown.

スイッチ50がオンのときは、スイッチング回路21 
の電界効果トランジスタ31〜33のゲートに蓄積され
ていた電荷の一部が、ゲート抵抗34〜36を通じてト
ランジスタ46のベース電流となって矢印51のように
放電される。この放電電流がトランジスタ46をオンさ
せる。そして、矢印52に示すように電界効果トランジ
スタ31のゲートに蓄積された電流が一挙に放電されて
消失し、その結果電界効果トランジスタ31〜33はオ
フ状態とされる。
When the switch 50 is on, the switching circuit 21
A part of the charge accumulated in the gates of the field effect transistors 31 to 33 becomes the base current of the transistor 46 through the gate resistors 34 to 36 and is discharged as shown by an arrow 51. This discharge current turns on transistor 46. Then, as shown by arrow 52, the current accumulated in the gate of field effect transistor 31 is discharged and disappears all at once, and as a result, field effect transistors 31 to 33 are turned off.

次にこのスイッチング回路をオンにするために、第1図
に示すように、制御信号70.がローレベルからハイレ
ベルに変わる。これにより制御信号43は逆にローレベ
ルに変わる。ドライブ回路11に制御信号43が供給さ
れると、電界効果トランジスタ44のゲートがスレッシ
ョルド電圧以下となり、そのゲートの電荷が放電されて
、スイッチ1    オフの状態となる。このときその
後段の2個のトランジスタ45.46を含む回路を第3
図と同様の要領で第4図に示す。スイッチ50がオフに
なると、プルアップ抵抗48のスイッチ50と接続した
側の電圧が上昇してトランジスタ45にベース電流が流
れる。これが、ゲート抵抗34〜36を通じて矢印53
のように電界効果トランジスタ31のゲートに向かって
流れる。この電流がトランジスタ45をオンさせる。そ
して、矢印54のようにゲート充電電流が流れる。ゲー
トに電荷が蓄積されゲートの電位がスレッショルド電圧
を越えると、電界効果トランジスタ31〜33が一斉に
オンとなる。抵抗34〜36は、電界効果トランジスタ
31〜34のゲート電流の変動を抑制するために用いら
れる。例えば、電界効果トランジスタ31〜34のスレ
ッショルド電圧を24ボルトとしたとき、ドライブ回路
の電源電圧■1 は約50ボルト程度に選定する。スイ
ッチング回路の電源電圧Vo はサーマルヘッドの単位
発熱体に印加するのに適する電圧で、通常20ボルト程
度に選定される。
Next, in order to turn on this switching circuit, a control signal 70. as shown in FIG. changes from low level to high level. This causes the control signal 43 to change to low level. When the control signal 43 is supplied to the drive circuit 11, the gate of the field effect transistor 44 becomes lower than the threshold voltage, the charge at the gate is discharged, and the switch 1 is turned off. At this time, the circuit including the two subsequent transistors 45 and 46 is connected to the third transistor.
It is shown in FIG. 4 in the same manner as in the figure. When the switch 50 is turned off, the voltage on the side of the pull-up resistor 48 connected to the switch 50 rises, causing a base current to flow through the transistor 45. This is connected to the arrow 53 through the gate resistors 34 to 36.
The current flows toward the gate of the field effect transistor 31 as shown in FIG. This current turns on transistor 45. Then, a gate charging current flows as indicated by an arrow 54. When charge is accumulated in the gate and the potential of the gate exceeds the threshold voltage, the field effect transistors 31 to 33 are turned on all at once. The resistors 34 to 36 are used to suppress fluctuations in the gate currents of the field effect transistors 31 to 34. For example, when the threshold voltage of the field effect transistors 31 to 34 is set to 24 volts, the power supply voltage (1) of the drive circuit is selected to be about 50 volts. The power supply voltage Vo of the switching circuit is a voltage suitable for applying to the unit heating element of the thermal head, and is usually selected to be about 20 volts.

ところで、電界効果トランジスタ31〜33のドレイン
−ソース間の損失はそのオン抵抗によって左右されるこ
とになる。今、電界効果トランジスタ31〜33の周囲
温度が摂氏25度であるとすれば、これらのオン抵抗は
0.06Ω程度である。従って出力電圧■。の電源回路
から第1の共通電極C1に仮に最大45アンペアの電流
が流れるものとすると、これらを3分割した15アンペ
アずつが各電界効果トランジスタ31〜33に流れるこ
ととなり、ドライブ損失はそれぞれ最大で0.9ボルト
(0,06X15ボルト)となる。
Incidentally, the loss between the drains and sources of the field effect transistors 31 to 33 is influenced by their on-resistance. Now, assuming that the ambient temperature of the field effect transistors 31 to 33 is 25 degrees Celsius, their on-resistance is about 0.06Ω. Therefore, the output voltage■. If a maximum current of 45 amperes flows from the power supply circuit to the first common electrode C1, then 15 amperes each divided into three will flow to each field effect transistor 31 to 33, and the drive loss will be the maximum for each. It becomes 0.9 volts (0.06 x 15 volts).

すなわちこの例の場合には、印字比率によって0〜0.
9ボルトまでの電圧降下が発生することとなる。従来の
バイポーラトランジスタではこのドライブ損失が最大で
約2ボルトとなるので、これを半減できたことになる。
In other words, in this example, the printing ratio varies from 0 to 0.
A voltage drop of up to 9 volts will occur. In conventional bipolar transistors, this drive loss is approximately 2 volts at maximum, so this means that this can be halved.

もちろん更にオン抵抗の低い電界効果トランジスタを使
用すればそれだけドライブ損失を減少させることができ
る。またより多数の電界効果トランジスタでこのスイッ
チング回路を構成すれば、1個当りの最大電流がそれだ
け減少し、ドライブ損失を一層低下させることができる
Of course, if a field effect transistor with a lower on-resistance is used, the drive loss can be reduced accordingly. Furthermore, if this switching circuit is configured with a larger number of field effect transistors, the maximum current per transistor can be reduced accordingly, and drive loss can be further reduced.

更に本発明においては、ドライブ回路にトーテムポール
接続された一対のトランジスタを用いたので、スイッチ
ング回路の電界効果トランジスタのオン・オフのための
ゲート充放電電流を流す回路の抵抗が小さい。従って充
放電がすみやかに行われ、スイッチングの立上り速度が
きわめて速い。
Furthermore, in the present invention, since a pair of totem-pole connected transistors is used in the drive circuit, the resistance of the circuit that flows the gate charging/discharging current for turning on/off the field effect transistor of the switching circuit is small. Therefore, charging and discharging are performed quickly, and the switching start-up speed is extremely fast.

例えばドライブ回路を電界効果トランジスタ44のみで
構成したものは、第5図に示す曲線56のように、印字
パルス電流33Aのとき立上り時間30マイクロ秒を要
する。これは、ゲート充電電流を流す回路抵抗が高くか
つ、電界効果トランジスタの並列回路のミラー容量(ド
レインゲート間の容量りが数千ピコファラッドと大きい
ためである。単位発熱体を高速で温度上昇させるために
は、この立上り時間がより短いことが好ましい。ところ
が、本発明の場合立上り時間が曲線57のように5マイ
クロ秒に短縮される。
For example, when the drive circuit is composed of only the field effect transistor 44, a rise time of 30 microseconds is required when the printing pulse current is 33 A, as shown by a curve 56 shown in FIG. This is because the circuit resistance for passing the gate charging current is high, and the mirror capacitance (capacitance between the drain and gate) of the parallel circuit of field effect transistors is large, on the order of several thousand picofarads.The temperature of the unit heating element increases rapidly. However, in the present invention, the rise time is shortened to 5 microseconds as shown by curve 57.

さて、以上の動作において、ドライブ回路11(第1図
)は、スイッチング回路21 をオンしない、すなわち
いわゆる待機状態のとき、電界効果トランジスタ44が
オンされているので、そのプルアップ抵抗48を通じて
電源電圧■、が印加されていると、常に一定の電流が流
れていることになる。こ、れは、待機状態でプルアップ
抵抗48により無駄な電力を消費してしまうことになる
Now, in the above operation, when the drive circuit 11 (FIG. 1) does not turn on the switching circuit 21, that is, in the so-called standby state, the field effect transistor 44 is turned on, so the power supply voltage is (2) If , is applied, a constant current will always flow. This results in unnecessary power consumption by the pull-up resistor 48 in the standby state.

そこで本発明においてはこのドライブ回路の電源入力部
にドライブ電源スイッチ回路31を設けている。
Therefore, in the present invention, a drive power switch circuit 31 is provided at the power input section of this drive circuit.

第1図の回路にもどって、ドライブ電源スイッチ回路3
1 の動作を説明する。
Returning to the circuit shown in Figure 1, drive power switch circuit 3
The operation of 1 will be explained.

スイッチング回路2.をオフ状態とするためには、ドラ
イブ回路1.に入力する制御信号43はハイレベルとな
っている。従ってドライブ電源スイッチ回路3.に入力
する制御信号70.はローレベルである。このときは、
トランジスタ66はオフであり、ダーリントン接続され
たトランジスタ61と62はいずれもオフとなる。従っ
て、電源電圧■1  はドライブ回路1.に印加されな
い。
Switching circuit 2. In order to turn off the drive circuit 1. The control signal 43 input to is at high level. Therefore, drive power switch circuit 3. A control signal 70. is low level. At this time,
Transistor 66 is off, and Darlington-connected transistors 61 and 62 are both off. Therefore, the power supply voltage ■1 is the drive circuit 1. is not applied.

一方、スイッチング回路をオン状態にするときは、ドラ
イブ回路11  に人力する制御信号43はローレベル
となり、ドライブ電源スイッチ回路31に人力する制御
信号701 はハイレベルとなる。
On the other hand, when the switching circuit is turned on, the control signal 43 input to the drive circuit 11 becomes low level, and the control signal 701 input to the drive power switch circuit 31 becomes high level.

このとき、トランジスタ66にはベース電流が流れ、こ
のトランジスタ66はスイッチオンとされる。従って、
ダーリントン接続されたトランジスタ61.62にベー
ス電流が流れ、トランジスタ61がオンとなる。これに
よってドライブ回路1゜に電源電圧■1 が印加されド
ライブ回路1.が先に説明したように正常に動作する。
At this time, a base current flows through the transistor 66, and the transistor 66 is turned on. Therefore,
A base current flows through the Darlington-connected transistors 61 and 62, turning on the transistor 61. As a result, the power supply voltage ■1 is applied to the drive circuit 1°, and the drive circuit 1. works fine as described earlier.

このよ6うに本発明のサーマルヘッド駆動回路は、スイ
ッチング回路2.がオフのとき、すなわち印字動作をし
ないときにはドライブ回路1.に電源電圧が加わらない
ようになっている。
As described above, the thermal head drive circuit of the present invention includes the switching circuit 2. When the drive circuit 1. is off, that is, when there is no printing operation, the drive circuit 1. The power supply voltage is not applied to the

従って印字動作をしないときドライブ回路が無用な電力
を消費することが無い。しかも、印字動作をしない場合
に何らかの原因でドライブ回路1゜が異常な動作をして
も、電源電圧がドライブ電源スイッチ回路31  によ
って遮断されているので、スイッチング回路21 をオ
ンさせてしまうことが無い。従って、誤動作の場合の安
全を保障する機能も備えている。
Therefore, the drive circuit does not consume unnecessary power when no printing operation is performed. Moreover, even if the drive circuit 1° operates abnormally for some reason when no printing is performed, the power supply voltage is cut off by the drive power switch circuit 31, so the switching circuit 21 will not be turned on. . Therefore, it also has a function to ensure safety in case of malfunction.

以上第1の共通電極CIに印加パルスを供給する場合に
ついて説明したが、第2の共通電極C2に印加パルスを
供給する場合も同様である。
Although the case where the application pulse is supplied to the first common electrode CI has been described above, the same applies to the case where the application pulse is supplied to the second common electrode C2.

なお、上記実施例ではいわゆる厚膜交互リードワイヤ方
式のサーマルヘッドに使用するサーマルヘッド駆動回路
について説明したが、比較的大電流の印字パルスを供給
するすべてのサーマルヘッド駆動回路に本発明を適用で
きることはもちろんである。
Although the above embodiment describes a thermal head drive circuit used in a so-called thick film alternating lead wire type thermal head, the present invention can be applied to any thermal head drive circuit that supplies relatively large current printing pulses. Of course.

また、ドライブ回路の一対のトランジスタの接続を同様
の機能を有するよう適宜変更したり、例えば第6図に示
すように動作安定化のためのダイオード57を挿入する
ようにしてもさしつかえない。電界効果トランジスタの
極性種類、使用法等を適宜変更してもさしつかえないこ
とはいうまでもない。
Further, the connection of the pair of transistors in the drive circuit may be appropriately changed so that they have the same function, or, for example, a diode 57 may be inserted for stabilizing the operation as shown in FIG. It goes without saying that the polarity type, method of use, etc. of the field effect transistor may be changed as appropriate.

更に、ドライブ電源スイッチ回路3I は、1個のPN
P )ランジスタ等適当なスイッチング素子に置き換え
てもさしつかえない。そしてそのスイッチング制御は、
ドライブ回路1□ に人力する制御信号とは別の系統で
作られたものであってもよい。その場合にはドライブ回
路に入力する制御信号に異常があった場合でもドライブ
回路と電源とを遮断することができる。このスイッチを
オンするタイミングは、ドライブ回路を動作させるとき
のみでなくても、ドライブ回路の動作時間を含む適当な
時間であればよい。
Furthermore, the drive power switch circuit 3I has one PN
P) It may be replaced with a suitable switching element such as a transistor. And the switching control is
The control signal may be generated by a system different from the control signal manually input to the drive circuit 1□. In that case, even if there is an abnormality in the control signal input to the drive circuit, the drive circuit and power supply can be cut off. The timing of turning on this switch does not have to be only when the drive circuit is operated, but may be any suitable time that includes the operation time of the drive circuit.

「発明の効果」 このように本発明によればスイッチング素子のドライブ
損失を低下させることができるので、熱エネルギの発生
をそれだけ減少させることができ、大規模な放熱装置が
不要となる。またバイポーラトランジスタは大電流をド
ライブするために、コレクタ電流の1/10〜1/20
程度の大容量のベース電流を必要としたが、これが不要
となり、ドライブ回路をそれだけ小型化することができ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the drive loss of the switching element can be reduced, so the generation of thermal energy can be reduced accordingly, and a large-scale heat dissipation device is not required. In addition, in order to drive a large current, bipolar transistors require 1/10 to 1/20 of the collector current.
However, this is no longer necessary, and the drive circuit can be made smaller.

さらに本発明のサーマルヘッド駆動回路では電界効果ト
ランジスタを使用しているのでスイッチング速度がバイ
ポーラ型のものに比して1/2〜1/15に短縮°化す
る。また、トーテムポール接続された一対のトランジス
タで電界効果トランジスタをドライブするので、スイッ
チング電流の立上り時間が極めて速く、高速印字を可能
にする。
Furthermore, since the thermal head drive circuit of the present invention uses field effect transistors, the switching speed is reduced to 1/2 to 1/15 of that of a bipolar type circuit. Furthermore, since the field effect transistor is driven by a pair of transistors connected in a totem pole connection, the rise time of the switching current is extremely fast, enabling high-speed printing.

そして、ドライブ回路と電源とを印字動作中を除いて遮
断することができるので、無駄な電力を消費せずまた信
頼性も高い。
Furthermore, since the drive circuit and the power supply can be cut off except during the printing operation, unnecessary power is not consumed and reliability is high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のサーマルヘッド駆動回路とその周辺回
路の実施例を示す結線図、第2図はこれに使用するサー
マルヘッドの結線図、第3図と第4図はそのドライブ回
路の動作説明図、第5図は本発明のサーマルヘッド駆動
回路のスイッチング電流立上り特性を示す特性図、第6
図はドライブ回路の変形例を示す要部結線図、第7図は
一般的なサーマルヘッド駆動回路の周辺のブロック図で
ある。 ’      II  %  12 ・・・・・・ドラ
イブ回路、21.22・・・・・・スイッチング回路、
3、 .3.・・・・・・ドライブ電源スイッチ回路、
11・・・・・・サーマルヘッド、 31.32.33・・・・・・電界効果トランジスタ、
45.46・・・・・・トーテムポール接続された一対
のトランジスタ、 52・・・・・・ゲート放電電流、 54・・・・・・ゲート充電電流。 出  願  人 富士ゼロックス株式会社
Fig. 1 is a wiring diagram showing an embodiment of the thermal head drive circuit of the present invention and its peripheral circuit, Fig. 2 is a wiring diagram of the thermal head used therein, and Figs. 3 and 4 are the operation of the drive circuit. An explanatory diagram, FIG. 5 is a characteristic diagram showing the switching current rise characteristic of the thermal head drive circuit of the present invention, and FIG.
The figure is a main part wiring diagram showing a modified example of the drive circuit, and FIG. 7 is a peripheral block diagram of a general thermal head drive circuit. ' II % 12... Drive circuit, 21.22... Switching circuit,
3. 3.・・・・・・Drive power switch circuit,
11... Thermal head, 31.32.33... Field effect transistor,
45.46... A pair of transistors connected to a totem pole, 52... Gate discharge current, 54... Gate charging current. Applicant Fuji Xerox Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、サーマルヘッドに供給すべき印字パルス電流をスイ
ッチングするスイッチング回路と、このスイッチング回
路を駆動するドライブ回路と、このドライブ回路の電源
入力部に設けられドライブ回路を動作させる必要がない
ときその電源を遮断することのできるドライブ電源スイ
ッチ回路とから成り、前記スイッチング回路は互いに並
列接続されて前記印字パルス電流をオン・オフする2個
以上の電界効果トランジスタを有し、前記ドライブ回路
は前記電界効果トランジスタのゲート充電電流を供給し
かつゲート放電電流を放流してスイッチング回路をオン
・オフするトーテムポール接続された一対のトランジス
タを有することを特徴とするサーマルヘッド駆動回路。 2、ドライブ電源スイッチ回路はスイッチング回路がオ
ンのときのみドライブ回路にそのドライブ電源を接続す
るようオンすることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のサーマルヘッド駆動回路。
[Claims] 1. A switching circuit that switches the printing pulse current to be supplied to the thermal head, a drive circuit that drives this switching circuit, and a drive circuit that is provided at the power input section of this drive circuit and is required to operate the drive circuit. a drive power switch circuit capable of cutting off the power supply when the drive A thermal head drive circuit characterized in that the circuit includes a pair of totem-pole connected transistors that supply a gate charging current to the field effect transistor and discharge a gate discharge current to turn on and off a switching circuit. 2. The thermal head drive circuit according to claim 1, wherein the drive power switch circuit is turned on to connect the drive power to the drive circuit only when the switching circuit is on.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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