JPS6226163B2

JPS6226163B2 -

Info

Publication number: JPS6226163B2
Application number: JP57062663A
Authority: JP
Inventors: Uookaa Aanorudo Robaato
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1981-06-18
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1987-06-08
Also published as: US4381532A; CA1169142A; ES8400702A1; JPS582008A; ES513195A0; DE3272430D1; EP0067936A2; BR8203144A; EP0067936A3; EP0067936B1

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上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、コイルの付勢毎に
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、選択した印刷ハンマで
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
ルに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
法でも幾多の技法が使用されている。

米国特許第3789272号は、複数個の印刷ソレノ
イド用の回路として、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4048665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つて動作す
る駆動回路を開示している。

IBMテクニカル・デイスクロージヤ・ブレチン
（以下、IBM TDBという）のVol.22、No.５（1979
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刷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
流がドロツプアウト（降下）電流の直ぐ上の値ま
で減衰できるようにする。回路は、その後駆動電
流のレベルをドロツ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ヨツプする。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4107593号は、チヨツプ回路を利用
してステツプモータの巻線の付勢を制御する電気
回路を開示する。しかし未調整電源の変動に基づ
いてチヨツ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、トランジスタスイツ
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。このスイツチは、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（1980年１月号）の
第3163頁は、コイル中の電流レベルを制限するた
め電流チヨツプを使用する、ステツプモータ若し
くはハンマのコイル用電流制御器を開示する。駆
動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。帯電されつつあるコンデンサの電圧
と基準電圧とを比較し、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動回路は、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
スイツチによつて結合できるコイルを提供する。
このスイツチは、一定のオン期間、コイルを付勢
するよう常時能動化される。そのスイツチが能動
化された後立上つた電流が予じめ設定したレベル
に達すると、チヨツパ回路が付勢され、該チヨツ
パ回路はその残りの期間、そのスイツチを周期的
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ヨツプ期
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ツ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、これによつて比
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つてスイツチ手段を周期的に
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ツチ・トランジスタ及
び分岐抵抗回路網を含む。電源スイツチを周期的
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網従つて基準信号閾値レベル
を周期的に変えるよう帰還トランジスタに印加さ
れる。

コイル中の平均ピーク電流は、抵抗回路網に印
加される基準電圧を変えることによつて電圧変動
を補償するよう変化される。直列の電圧調整器と
して接続された作動増幅器は駆動電圧の変動に反
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。基準信号の閾値を
切換えるた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且つより迅速にチヨツプでき
る。コイルが一定期間中常時付勢されるので、期
間を変えることによりコイルエネルギを制御する
際の複雑さが回避されてきた。

好適な実施例の説明第１図に示すように、本発明の駆動回路は、
（第１）スイツチ・トランジスタ１０、コイル１
１及び負荷抵抗１２を含み、該スイツチ・トラン
ジスタ１０のエミツタが未調整電源である駆動電
圧＋Ｖ１に、また負荷抵抗１２がアースに接続さ
れているという直列路を含む。スイツチ・トラン
ジスタ１０のベースは、スイツチ動作の為に、抵
抗１３を介して第２スイツチ・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のエミツタはアースされ、またそのベ
ースは接続点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与
えられる入力であるオン切換信号を受取る。接続
点１５とバイアス電圧＋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
の為のスイツチ電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
レベルを表わす基準信号と比較する働らきがあり
両スイツチ・トランジスタ１０及び１４はコイル
１１中の電流のチヨツプを制御するようその基準
信号付近で周期的に開閉する。比較器１９は負荷
抵抗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
抵抗回路網の接続点２１へのマイナス（−）入力
とを有する。エミツタをアースさせ且つコレクタ
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く。抵抗２６
は比較器１９の出力に一端が接続点２７で接続さ
れるとともに他端が同じバイアス電圧＋V2に接
続され、トランジスタ２５のゲート・レベルを制
御する。

コイル１１の電流レベルを表わす電流感知信号
は接続点２１のところの電圧によつて決まる。こ
の接続点２１の電圧は、スイツチ・トランジスタ
１０が第２スイツチ・トランジスタ１４によつて
能動化即ち導通され、閉状態にスイツチされて、
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Ｖ_R、及び抵抗２２，２３及び２４から成る組
合せ抵抗で生じる電圧降下によつて決まるような
接続点２１のところのコイル１１中の所望の電流
レベルを表わす電圧である事が望ましい。抵抗２
２及び２３は、Ｖ_Rからアースまでの電圧降下を
決める分圧器として基本的には機能する。抵抗２
４は比較器１９からの帰還回路の一部となる分岐
抵抗であり、接続点２１のところの基準閾値電圧
を上下させるべく全抵抗回路網２１，２２，２３
の抵抗を高レベル及び低レベル間で周期的に変化
させるよう働らきかける。具体的には、分岐抵抗
２４は閾値スイツチ・トランジスタ２９のコレク
タに直列に接続される。該閾値スイツチ・トラン
ジスタ２９のエミツタはアースされ、ベースは比
較器１９の出力のところの接続点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、閾値スイツチ・トランジスタ２９を
周期的にスイツチさせ、これによつて抵抗回路網
の抵抗レベルが低レベルと高レベルとの間で周期
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１７の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をその未調整
駆動電圧＋Ｖ１に周期的に結合させるよう発生さ
れるとき、接続点２７のところの比較器１９から
生じたサイクル信号はトランジスタ２５によつて
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２１の閾値電圧によつて設定された
レベル相互間で電流のチヨツプが生じる。この様
にして、コイル１１中の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ヨツプして
いる期間中制御され得る。

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
は独立にトランジスタ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１０は開状態に保持され
これによつて電力供給電圧＋Ｖ１からコイル１１
を切離す。コイル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ボルトにある。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
ろに高レベル信号を生じさせる。トランジスタ２
５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
の未調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つて急激に増加す
る。

Ｖ１／Ｒ（１−ｅ^-〓^t）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のところの電圧が等しくなるレベ
ルにコイル電流が達するとき、正の電圧が接続点
２７のところに現われ、トランジスタ２５をオン
に切換えてスイツチ・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１
９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、低レベルの閾値電圧が比較
器１９のマイナス入力への接続点２１に現われる
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中の電流は、下記
の良く知られた式に従がう適当な回路に接続され
たクランプ・ダイオード３０を介して減衰する。

ｉ＝4.14e^-〓^t 接続点２０のところの電圧が、接続点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１１中の電流レベルが達すると、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１４は接続点１５のところの高レベ
ル信号によつて再び切換えられ、スイツチ１０を
閉状態に能動化し、これによつて駆動電圧＋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つて上昇する。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及び
２３に関係づけられる基準電圧Ｖ_Rによつて設定
された高レベルに復帰させられてしまう。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、スイツチ・トランジスタ１０を開き、閾値
トランジスタ２９を閉じて夫々コイル１１を＋Ｖ
１から外し、閾値電圧を減少せしめ、これによつ
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中の電流をチヨツプさせたり振動さ
せたりする過程は、端子１７の「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、これによつて電流が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
続点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つて機能し続ける。トラ
ンジスタ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１４は状態を変えず、アースから外された抵抗
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上昇させ、
これによつて端子１７へ「入力」信号を与えるこ
とによつ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、曲線３１がコイル１
１中の電流を表わし、Ｔが入力信号の期間を表わ
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 13−1.2K 18−1.5K 22−4.7K 23−4.7K 24−5.1K 26−2K ２コイル１１、巻数262、Ｒ＝6.1ΩＬ＝2.2MH ３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） 25−2N2453（テキサスインストルメンツ） 29−2N2453（テキサスインストルメンツ）４電圧 V1−＋48V V2−＋5V Ｖ_R−4.14V（公称値）本発明を実施するのに有用な比較器１９は、
National Semiconductor社の1976年に米国で著作
権登録された「National Linear Data Book」の
第５−29頁に記され、その頁及び第５−36頁まで
の頁に説明された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ツケ
ージ回路図に示された＋、−及びOUTPUTの各端
子に対応する。本発明を実施するに際しこれと同
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Ｖ_R
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３２を含む直列の電圧調整器であつ
て、その出力がツエナーダイオード３３及び未調
整の電力供給電圧Ｖ１から引出されるものであ
る。トランジスタ３４は、複数本のハンマを有す
る装置の場合必要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を有するツエナーダイオード３３は、作
動増幅器３２の位相入力への安定した電圧基準と
して作用する。コンデンサ３７及び抵抗３８は供
給電圧のフイルタ作用を与える。抵抗３９が、ナ
イキストの安定基準によつて決まるようなループ
安定性を確保する。トランジスタ３４のエミツタ
部分から作動増幅器３２のマイナス入力への帰還
回路に抵抗４０があり、これによつて作動増幅器
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、その変化に逆行するよう
なＶ_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。

Ｖ_R＝Ｖ_Z（１＋Ｒ_ｆ／Ｒ_ｉ）−Ｒ_ｆ／Ｒ_ｉV1 但しＶ_Zはツエナーダイオード３３で決まる電
圧である。Ｒ_fは抵抗４０の抵抗であり、Ｒ_i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）Ｖ_R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 36−0.24K 38−36K 39−0.15K 40−1.6K コンデンサ３７は6.8μＦという容量を有す
る。作動増幅器３２に適するのは「Signetics
Analog Data Manual」の1979年版第70頁乃至第
76頁に記されるようなフエアチヤイルド社のμ
A741CN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。

Ｖ_R及びV₁の他の値は下記の通りである。

V₁＝52.8V；Ｖ_R＝3.9286V（第５図の例） V₁＝43.2V；Ｖ_R＝4.3535V（第３図の例）本発明に従つて既に説明したように、基準信号
Ｖ_Rの閾値レベルは駆動電圧V₁の変化に逆行する
ように補償される。これは更に、チヨツプ期間中
の平均電流の大きさが駆動電圧V₁の変化に逆行
して変化する結果をもたらす。駆動電圧V₁が
43.2Vの場合第３図から分るように、曲線４１は
第４図の曲線３１のレベルよりも上にあつて、平
均電流もそれに対応して増えている。このチヨツ
プ速度も、第１図の回路のトランジスタ１３及び
１４のスイツチ速度の変化を反映して変化してい
る。第２図の回路で与えられるＶ_Rの逆行するよ
うな補償がなければ、駆動電圧V₁が低いと第４
図に比べ遅い立上り時間と短い時間の遅いチヨツ
プとを生じるであろう。従つて、端子１７の「入
力」信号が一定期間Ｔに限られていることもあつ
て、V₁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事乍ら低くなつて
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Ｖ_Rの逆行的な補償の場
合、コイル１１に供給されるエネルギの量は、基
本的には同じになり、これによつて打撃力のレベ
ル及び飛行時間が基本的には一定となる。

駆動電圧V₁が増加する場合にも同じ結果が得
られる。第５図はV₁が増加し、Ｖ_Rが減少した場
合を示すが、曲線４２からチヨツプが比例的に低
いレベルで、且つ第４図及び第３図の曲線３１及
び４１に比してもつと早い速度で生じている事が
理解されよう。またチヨツプももつと長い期間に
わたつて生じている。しかし乍ら、チヨツプ中に
生じている平均電流は「入力」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
低くされている。これらの３通りの場合に於い
て、その電流のチヨツ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。

従つて高速印刷ハンマで有用な高い信頼性の緻
密に制御される、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
代りに単一の直列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ヨツプ割合で同
じ調整及び同じ補償を受けるように共通のＶ_Rを
供給する単一の調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ヨツ
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ツチ速度を変える手段を示す
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３つ
の異なる駆動電圧に対して現われる電磁印刷ハン
マのコイル中の駆動電流を示すグラフである。１０……（第１）スイツチ・トランジスタ（ス
イツチ手段）、１１……コイル、＋Ｖ１……未調整
の駆動電圧源、＋Ｖ２……バイアス電圧、１４…
…第２スイツチ・トランジスタ（スイツチ手
段）、１７……（オン切換信号即ち一定期間の付
勢信号を受取る）端子、１９……比較器、２２，
２３，２４……（抵抗回路網を構成する）抵抗、
２５……（スイツチ・トランジスタ１０，１４を
制御する）トランジスタ、２８……基準電圧Ｖ_R
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。

Claims

【特許請求の範囲】１オン・オフ制御可能なスイツチ手段と、上記スイツチ手段を介して、未調整の電圧Ｖ１
をもつ駆動電圧源に接続されたコイルと、上記コイルに流れる電流を検出するための検出
手段と、上記検出手段と、電圧Ｖ_Rをもつ基準電圧源に
接続され、検出された上記コイルの電流レベル
が、上記Ｖ_Rに比例する第１のレベルよりも高い
ことに応答して上記スイツチ手段をオフに切換
え、検出された上記コイルの電流レベルが、上記
Ｖ_Rに比例し上記第１のレベルよりも低い第２の
レベルよりも低いことに応答して上記スイツチ手
段をオンに切換えるチヨツプ回路とを具備する定
エネルギ駆動回路において、上記電圧Ｖ１の増加に応答して上記電圧Ｖ_Rを
減少し、上記電圧Ｖ１の減少に応答して上記電圧
Ｖ_Rを増加するように上記基準電圧源を制御する
制御手段を設けたことを特徴とする定エネルギ駆
動回路。