(57)【要約】【課題】ドットインパクトプリンターにおいて、ヘッドピン駆動用のコイルに発生した逆起電圧の中で、電源に回生される電力の割合を高め、素子の発熱を減少させる。【解決手段】第１の電圧検出回路１１はコイル２００に発生する逆起電圧によって印加される電圧に応じて出力する信号のレベルを変化させ、制御信号生成回路１２は、逆起電圧によって印加される電圧が所定電圧以上になった場合にオン信号を出力し、第１のスイッチ回路１３はオン信号を入力した場合にコイル２００と平滑回路１４とを導通させ、平滑回路１４は、逆起電圧に基づく電流を平滑化して電源に還流し、第２の電圧検出回路１５は、第１のスイッチ回路１３がオンしている間に逆起電圧によって印加される電圧が上昇し続ける場合に、オン信号を出力し、第２のスイッチ回路１６は、第２の電圧検出回路１５からオン信号が入力された場合に、コイル２００と電源３００の正電位側とを導通させる。【選択図】図１
2013220538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドットインパクトプリンターに用いられる逆起電圧回生回路であって、
第１の電圧検出回路と、
制御信号生成回路と、
第１のスイッチ回路と、
平滑回路と、
第２の電圧検出回路と、
第２のスイッチ回路と、を備え、
前記第１の電圧検出回路は、ヘッドピン駆動回路のコイルに発生する逆起電圧によって印加される電圧の大きさに応じて、前記制御信号生成回路へ出力する信号のレベルを変化させ、
前記制御信号生成回路は、前記逆起電圧によって印加される電圧が所定電圧以上になったことを示す出力信号が、前記第１の電圧検出回路から入力された場合に、オン信号を前記第１のスイッチ回路へ出力し、
前記第１のスイッチ回路は、前記オン信号が入力された場合に、前記コイルと前記平滑回路とを導通させ、オフ信号が入力された場合に、前記コイルと前記平滑回路との導通を遮断し、
前記平滑回路は、出力端子が、ヘッドピン駆動装置の電源の正電位側に接続され、前記コイルから前記第１のスイッチ回路を経由して供給される前記逆起電圧により発生する電流を平滑化して電源に還流し、
前記第２の電圧検出回路は、前記ヘッドピン駆動回路の前記コイルに発生する逆起電圧によって印加される電圧が前記第１のスイッチ回路がオンしている間にも上昇し続ける場合に、オン信号を前記第２のスイッチ回路へ出力し、
前記第２のスイッチ回路は、前記第２の電圧検出回路からオン信号が入力された場合に、前記コイルと前記ヘッドピン駆動装置の電源の正電位側とを導通させ、前記第２の電圧検出回路からオフ信号が入力された場合に、前記コイルと前記ヘッドピン駆動装置の電源の正電位側との導通を遮断することを特徴とする逆起電圧回生回路。
【請求項２】
請求項１に記載の逆起電圧回生回路であって、
前記第２の電圧検出回路の検出電圧を、
前記第１の電圧検出回路の検出電圧より高い電圧に設定することで、
前記第１のスイッチ回路が前記コイルと前記平滑回路とを導通させて、前記コイルに発生した逆起電圧によって印加される電圧が上昇を続ける場合において、前記コイルに発生した逆起電圧によって印加される電圧が前記第２の電圧検出回路の検出電圧に達し、前記第２のスイッチ回路へオン信号が入力され、前記コイルと前記ヘッドピン駆動装置の電源の正電位側とを導通させることにより、前記コイルに発生した逆起電圧によって印加される電圧の上昇を抑えることを特徴とする逆起電圧回生回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の逆起電圧回生回路を有することを特徴とするドットインパクトプリンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆起電圧回生回路およびドットインパクトプリンターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドットインパクトプリンターのヘッドコイルピン駆動回路において、ヘッドピンを駆動するコイルに発生した逆起電圧を、ヘッドピン駆動装置の電源電圧まで降圧させて電源に戻して再利用する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１において、ヘッドピンを駆動するコイルとヘッドピン駆動装置の電源との間に設けられている回生回路ではｎチャネル電界効果トランジスター（ｎチャネルＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））のドレイン端子とゲート端子間に２つのツェナーダイオードが直列に接続され、ゲート端子とソース端子の間に抵抗が接続されている。
【０００４】
そしてヘッドピン駆動用コイルに発生した逆起電圧によって印加される電圧が、電源電圧に２つのツェナーダイオードのツェナー電圧を加えた値に達した場合に、このｎチャネルＦＥＴはオンし、ヘッドピン駆動用のコイルに生じた逆起電圧を、ヘッド駆動用の電源に戻すように作動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１の回生回路では、ｎチャネルＦＥＴは中間的な抵抗値を持ったまま安定し、ヘッドピン駆動用のコイルに発生した逆起電圧は、抵抗器として動作するｎチャネルＦＥＴによって熱として消費されることになる。つまり、ヘッドピン駆動用コイルに発生した逆起電圧は、その一部がヘッドピン駆動装置の電源に戻されるものの、残りはｎチャネルＦＥＴにおいて熱として消費されることになる。
【０００７】
そのため、ヘッドピンが駆動するたびにｎチャネルＦＥＴが発熱し、発熱による熱暴走や発熱による他の部品へ影響を与える可能性がある。そのため、放熱性能の高い部品を選定したり放熱設備を設ける必要があり、コストが高くなったり、装置が大型化する場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
（適用例１）ドットインパクトプリンターに用いられる逆起電圧回生回路であって、第１の電圧検出回路と、制御信号生成回路と、第１のスイッチ回路と、平滑回路と、第２の電圧検出回路と、第２のスイッチ回路とを備え、前記第１の電圧検出回路は、ヘッドピン駆動回路のコイルに発生する逆起電圧によって印加される電圧の大きさに応じて、前記制御信号生成回路へ出力する信号のレベルを変化させ、前記制御信号生成回路は、前記逆起電圧によって印加される電圧が所定電圧以上になったことを示す出力信号が、前記第１の電圧検出回路から入力された場合に、オン信号を前記第１のスイッチ回路へ出力し、前記第１のスイッチ回路は、前記オン信号が入力された場合に、前記コイルと前記平滑回路とを導通させ、オフ信号が入力された場合に、前記コイルと前記平滑回路との導通を遮断し、前記平滑回路は、出力端子が、ヘッドピン駆動装置の電源の正電位側に接続され、前記コイルから前記第１のスイッチ回路を経由して供給される前記逆起電圧により発生する電流を平滑化して電源に還流し、前記第２の電圧検出回路は、前記ヘッドピン駆動回路の前記コイルに発生する逆起電圧によって印加される電圧が前記第１のスイッチ回路がオンしている間にも上昇し続ける場合に、オン信号を前記第２のスイッチ回路へ出力し、前記第２のスイッチ回路は、前記第２の電圧検出回路からオン信号が入力された場合に、前記コイルと前記ヘッドピン駆動装置の電源の正電位側とを導通させ、前記第２の電圧検出回路からオフ信号が入力された場合に、前記コイルと前記ヘッドピン駆動装置の電源の正電位側との導通を遮断することを特徴とする逆起電圧回生回路。
【００１０】
この構成によれば、第１のスイッチ回路が平滑回路への電流の供給を断続させることにより、第１のスイッチ回路等での電力消費を低く抑えることができる。そのため、第１のスイッチ回路において、より小さな定格のスイッチ素子（例えばＦＥＴなど）を使用することができ、かつ放熱も抑えることができる。その結果、放熱設備が不要となり（あるいは小さくでき）、基板面積の縮小化および装置の小型化に貢献可能となる。また、電源効率の向上による電源の小型化も可能となる。
【００１１】
さらに、第１のスイッチ回路がオンしている間にも逆起電圧によって印加される電圧が上昇し続ける、例えば、多数のヘッドピンが同時に駆動されるような場合においても、第２のスイッチ回路がヘッドピン駆動装置の電源の正電位側への電流を流すため、逆起電圧によって印加される電圧のピークを抑えることができる。そのため、第１のスイッチ回路、前記第２のスイッチ回路、ヘッドピン駆動回路に用いられるスイッチ素子の耐圧を超えることなく安全に使用することができる。
【００１２】
（適用例２）前記第２の電圧検出回路の検出電圧を、前記第１の電圧検出回路の検出電圧より高い電圧に設定することで、前記第１のスイッチ回路が、前記コイルと前記平滑回路とを導通させて、前記コイルに発生した逆起電圧によって印加される電圧が上昇を続ける場合において、前記コイルに発生した逆起電圧によって印加される電圧が前記第２の電圧検出回路の検出電圧に達し、前記第２のスイッチ回路へオン信号が入力され、前記コイルと前記ヘッドピン駆動装置の電源の正電位側とを導通させることにより、前記コイルに発生した逆起電圧によって印加される電圧の上昇を抑えることを特徴とする上記の逆起電圧回生回路。
【００１３】
この構成によれば、第１のスイッチ回路に比べ、第２のスイッチ回路のオン時間は極端に短くなるため、第１のスイッチ回路と比較して、より小さな定格のスイッチ素子（例えばＦＥＴなど）を使用することができる。
【００１４】
（適用例３）上記の逆起電圧回生回路を有することを特徴とするドットインパクトプリンター。
【００１５】
この構成によれば、ヘッドピンを駆動するコイルに発生した逆起電圧を効率よく電源に戻して再利用することができるドットインパクトプリンターを提供することができる。また、ドットインパクトプリンターは、ヘッドピンを駆動する場合に発生する素子の発熱を低減し、発熱による熱暴走や発熱による他の部品へ影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のドットインパクトプリンターに用いられるヘッドピン駆動装置の構成の一例を示す回路図。
【図２】ドットインパクトプリンターの印字動作の一例を説明するための概念図。
【図３】時間変化を説明する電圧または電流の発生箇所を説明するための説明図。
【図４】図３に示す各部の電圧または電流の時間変化を説明するためのタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
（ヘッドピン駆動装置およびヘッドピン駆動回路について）
まず、ヘッドピン駆動装置およびヘッドピン駆動回路について図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態のドットインパクトプリンターに用いられるヘッドピン駆動装置の構成の一例を示す回路図であり、図２は、ドットインパクトプリンターの印字動作の一例を説明するための概念図である。ヘッドピン駆動装置は、本実施形態のドットインパクトプリンターに備えられ、ドットインパクトヘッドの駆動を行う。
【００１９】
図１に示すように、ドットインパクトプリンター４０の構成要素である、ヘッドピン駆動装置３０は、ヘッドピン駆動回路２０および逆起電圧回生回路１０を有する。
ヘッドピン駆動回路２０は、複数のヘッドピン２０７（図２参照）、複数のコイル２００、複数のスイッチ２０１、および複数のダイオード２０２を有する。本実施形態のヘッドピン駆動回路２０では、１つのヘッドピン２０７に対して、コイル２００、スイッチ２０１、およびダイオード２０２が１つずつ設けられている。
【００２０】
スイッチ２０１は、例えばｎチャネルＦＥＴであり、ゲート端子がドットインパクトプリンター４０内の図示しないマイクロコンピューターに接続され、ドレイン端子が、対応して設けられているダイオード２０２のアノード端子に接続され、ソース端子がグランドＧに接続されている。
【００２１】
それぞれのコイル２００は、一端がヘッドピン駆動装置３０の電源３００に接続され、他端が、対応して設けられているスイッチ２０１のドレイン端子に接続されている。
【００２２】
それぞれのダイオード２０２は、アノードが、対応して設けられているスイッチ２０１のドレイン端子に接続されており、カソードが逆起電圧回生回路１０に接続されている。それぞれのダイオード２０２は、シリコンダイオードでかまわないが、順方向での電圧降下が低いショットキーバリアーダイオードがより好ましい。
【００２３】
それぞれのスイッチ２０１は、マイクロコンピューターからゲート端子に入力された印字制御信号ＳがＨｉｇｈになった場合にコイル２００に電流を流し、コイル２００に流れる電流により発生した磁力によってヘッドピン２０７を紙等の記録媒体に打ち付ける。
【００２４】
そして、それぞれのスイッチ２０１が、ゲート端子に入力された印字制御信号ＳがＬｏｗになることでコイル２００に流れていた電流を遮断すると、コイル２００に磁力が発生しなくなり、ヘッドピン２０７が元の位置に戻る。このとき、電流の遮断によりコイル２００に逆起電圧が発生し、発生した逆起電圧は、ダイオード２０２を介して逆起電圧回生回路１０へ送られる。
【００２５】
次いで、ドットインパクトプリンター４０の印字動作を説明する。図１に示すように、スイッチ２０１が、ドットインパクトプリンター４０内のマイクロコンピューターから出力された印字制御信号ＳがＨｉｇｈになった場合にコイル２００に電流を流すと、コイル２００に流れる電流により磁力が発生する。
【００２６】
そして、図２（ａ）に示すように、発生した磁力によって金属製のレバー２０４が軸２０３を中心に回転して鉄心２０６に引き寄せられる。そして、レバー２０４に接続されているヘッドピン２０７が、インクリボン２０８を紙等の記録媒体２０９に打ち付けることにより、記録媒体２０９にドットの画像を形成する。
【００２７】
また、戻しバネ２０５は、レバー２０４を鉄心２０６から離れる方向に付勢しており、スイッチ２０１がマイクロコンピューターから出力された印字制御信号Ｓに応じてコイル２００に流していた電流を遮断すると、コイル２００に磁力が発生しなくなる。そのため、レバー２０４は、戻しバネ２０５の付勢力によって軸２０３を中心に回転して元の位置に戻る。これにより、ヘッドピン２０７もインクリボン２０８から離れて元の位置に戻る。
【００２８】
（逆起電圧回生回路について）
ここで逆起電圧回生回路について、図１に戻って説明を続ける。逆起電圧回生回路１０は、第１の電圧検出回路１１、制御信号生成回路１２、第１のスイッチ回路１３、平滑回路１４、第２の電圧検出回路１５、および第２のスイッチ回路１６を備える。
【００２９】
第１の電圧検出回路１１は、ヘッドピン駆動回路２０のコイル２００に発生する逆起電圧によって印加される電圧の大きさに応じて、制御信号生成回路１２へ出力する信号のレベルを変化させる。
【００３０】
制御信号生成回路１２は、ヘッドピン駆動回路２０のコイル２００に発生する逆起電圧によって印加される電圧が所定電圧以上になったことを示す出力信号が、第１の電圧検出回路１１から入力された場合に、オン信号を第１のスイッチ回路１３へ出力し、逆起電圧によって印加される電圧が当該所定電圧未満になったことを示す出力信号が、第１の電圧検出回路１１から入力された場合に、オフ信号を第１のスイッチ回路１３へ出力する。
【００３１】
第１のスイッチ回路１３は、制御信号生成回路１２からオン信号が入力された場合に、コイル２００と平滑回路１４とを導通させ、制御信号生成回路１２からオフ信号が入力された場合に、コイル２００と平滑回路１４との導通を遮断する。
【００３２】
平滑回路１４は、出力端子が、ダイオード１７を介してヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側に接続され、コイル２００から第１のスイッチ回路１３を経由して供給される逆起電圧により発生する電流を平滑化して電源３００に還流する。
【００３３】
第２の電圧検出回路１５は、ヘッドピン駆動回路２０のコイル２００に発生する逆起電圧によって逆起電圧回生回路１０に印加される電圧の大きさに応じて、第２のスイッチ回路１６へ出力する信号のレベルを変化させる。
【００３４】
第２のスイッチ回路１６は、第２の電圧検出回路１５からオン信号が入力された場合に、コイル２００とヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側とを導通させ、第２の電圧検出回路１５からオフ信号が入力された場合に、コイル２００とヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側との導通を遮断する。
【００３５】
第１の電圧検出回路１１は、抵抗１１０およびツェナーダイオード１１１を有する。抵抗１１０の一端はそれぞれのダイオード２０２のカソードに接続され、他端がツェナーダイオード１１１のカソードに接続されている。ツェナーダイオード１１１のアノードは、ヘッドピン駆動装置３０の電源３００に接続されている。
【００３６】
ツェナーダイオード１１１は、ダイオード２０２を介して供給された、コイル２００に発生した逆起電圧によって印加される電圧が、ツェナーダイオード１１１のツェナー電圧を越えた場合に、抵抗１１０に電流を流す。これにより、抵抗１１０には、流れる電流に応じて、逆起電圧によって印加される電圧からの電圧降下が生じる。
【００３７】
そして、逆起電圧によって印加される電圧が大きくなるにつれて、抵抗１１０に流れる電流が増加し、抵抗１１０の電圧降下が大きくなる。逆起電圧によって印加される電圧が大きくなると、抵抗１１０に流れる電流が増加して、抵抗１１０の電圧降下がある時点でトランジスターをターンオンさせる電圧（例えば０．７Ｖ）を越える。
【００３８】
制御信号生成回路１２は、ｐｎｐトランジスター１２０、抵抗１２１、抵抗１２２、抵抗１２３、抵抗１２４、およびｎｐｎトランジスター１２５を有する。
【００３９】
ｐｎｐトランジスター１２０は、ベース端子が抵抗１１０とツェナーダイオード１１１の間のノードに接続され、エミッター端子がそれぞれのダイオード２０２のカソードに接続され、コレクター端子が直列に接続されている抵抗１２１および抵抗１２２を介してヘッドピン駆動装置３０の電源３００に接続されている。
【００４０】
ｎｐｎトランジスター１２５は、ベース端子が抵抗１２１と抵抗１２２の間のノードに接続され、エミッター端子がヘッドピン駆動装置３０の電源３００に接続され、コレクター端子が直列に接続されている抵抗１２３および抵抗１２４を介してそれぞれのダイオード２０２のカソードに接続されている。
【００４１】
逆起電圧によって印加される電圧が大きくなり、第１の電圧検出回路１１内の抵抗１１０の電圧降下がｐｎｐトランジスター１２０をオンさせる電圧ＶＴｈ１を越えると、ベース電流が流れ、ｐｎｐトランジスター１２０がオンし、抵抗１２１および抵抗１２２に電流が流れる。これにより、抵抗１２２に電圧降下が生じ、その電圧降下が、ｎｐｎトランジスター１２５をオンさせる電圧ＶＴｈ２を越えてｎｐｎトランジスター１２５がオンする。そして、抵抗１２３および抵抗１２４に電流が流れ、抵抗１２３に電圧降下が生じる。
【００４２】
また、逆起電圧によって印加される電圧が大きい状態から下降を始め、第１の電圧検出回路１１内の抵抗１１０の電圧降下が電圧ＶＴｈ１未満になると、ｐｎｐトランジスター１２０がオフし、抵抗１２１および抵抗１２２の電流が遮断される。これにより、抵抗１２２に電圧降下が生じなくなり、ｎｐｎトランジスター１２５がオフする。そして、抵抗１２３および抵抗１２４の電流が遮断され、抵抗１２３の電圧降下が０になる。
【００４３】
ここで、抵抗１２２および抵抗１２３の抵抗値は、十分に高い値（例えば数百Ω以上）であるため、制御信号生成回路１２は電圧増幅器として動作し、逆起電圧によって印加される電圧の大きさに応じて抵抗１１０の両端に生じた電圧を増幅して抵抗１２３の両端に発生させる。
【００４４】
そのため、抵抗１１０に生じる電圧降下が電圧ＶＴｈ１以上であれば、抵抗１２３の電圧降下は、後述のｐチャネルＦＥＴ１３０を、飽和領域（オン抵抗がほぼ０Ωの状態）でオンさせるのに十分な電圧（例えば十数Ｖ以上）になる。
【００４５】
また、抵抗１１０に生じる電圧降下が電圧ＶＴｈ１未満であれば、抵抗１２３の電圧降下は、後述のｐチャネルＦＥＴ１３０を、遮断領域（ドレイン−ソース間に電流がほとんど流れない状態）でオフさせるのに十分な電圧（例えば０Ｖ）になる。
【００４６】
第１のスイッチ回路１３は、ｐチャネルＦＥＴ１３０を有する。ｐチャネルＦＥＴ１３０のゲート端子は、抵抗１２３と抵抗１２４の間のノードに接続され、ソース端子は、それぞれのダイオード２０２のカソードに接続され、ドレイン端子は、平滑回路１４に接続されている。
【００４７】
ｐチャネルＦＥＴ１３０は、ｎｐｎトランジスター１２５がオンになり抵抗１２３に流れた電流によって抵抗１２３に発生した電圧降下がｐチャネルＦＥＴ１３０をターンオンさせる電圧ＶＴｈ３（例えば４Ｖ）以上になった場合に、その電圧降下を示す信号をオン信号として受け取り、コイル２００と平滑回路１４とを導通させる。
【００４８】
ここで、制御信号生成回路１２は、十分大きな電圧（例えば十数Ｖ以上）をオン信号として出力するため、ｐチャネルＦＥＴ１３０は、飽和領域（オン抵抗がほぼ０Ωの状態）でコイル２００と平滑回路１４とを導通させることになる。
【００４９】
一方、ｎｐｎトランジスター１２５がオフになり抵抗１２３の電流が遮断されることによって抵抗１２３の電圧降下が電圧ＶＴｈ３未満になった場合に、その電圧降下を示す信号をオフ信号として受け取り、コイル２００と平滑回路１４との導通を遮断する。
【００５０】
ここで、制御信号生成回路１２は、十分小さな電圧（例えば０Ｖ）をオフ信号として出力するため、ｐチャネルＦＥＴ１３０は、遮断領域（ドレイン−ソース間に電流がほとんど流れない状態）でコイル２００と平滑回路１４との導通を遮断することになる。
【００５１】
このように、コイル２００と平滑回路１４とを導通させている間は、ｐチャネルＦＥＴ１３０の抵抗値は非常に低い状態になっており、コイル２００と平滑回路１４との導通を遮断している間は、ｐチャネルＦＥＴ１３０には電流がほとんど流れないため、ｐチャネルＦＥＴ１３０に流れる電流によってｐチャネルＦＥＴ１３０に発生する熱は非常に少なくなる。
【００５２】
そのため、ｐチャネルＦＥＴ１３０での放熱設備が不要となり（あるいは小さくでき）、逆起電圧回生回路１０全体の基板面積の極小化および装置全体の小型化に貢献可能となる。さらに、熱として消費していた分を電源３００に戻すことができるので、電源効率を向上させることができ、電源装置の小型化も可能となる。
【００５３】
平滑回路１４は、ダイオード１４０、平滑コイル１４１、およびコンデンサー１４２を有する。ダイオード１４０のアノードは接地され、カソードはｐチャネルＦＥＴ１３０のドレイン端子に接続されている。平滑コイル１４１の一端はダイオード１４０のカソードに接続されており、他端はコンデンサー１４２の一端に接続されている。コンデンサー１４２の他端は接地されている。
【００５４】
平滑回路１４は、コイル２００からｐチャネルＦＥＴ１３０を経由して供給される逆起電圧により発生する電流を、ダイオード１４０のカソード端子に受け取る。そして、平滑回路１４は、ダイオード１４０のカソード端子に受け取った電流を平滑化して、平滑コイル１４１とコンデンサー１４２の間のノードから出力する。
【００５５】
平滑回路１４によって平滑化された電流は、ダイオード１７を介して電源３００に還流される。ダイオード１４０およびダイオード１７は、シリコンダイオードでかまわないが、順方向での電圧降下が低いショットキーバリアーダイオードがより好ましい。
【００５６】
第２の電圧検出回路１５は、ツェナーダイオード１５０および抵抗１５１を有する。ツェナーダイオード１５０のカソードはそれぞれのダイオード２０２のカソードに接続され、アノードは抵抗１５１の一端に接続されている。抵抗１５１の他端は、ヘッドピン駆動装置３０の電源３００に接続されている。
【００５７】
ツェナーダイオード１５０は、ダイオード２０２を介して供給された、逆起電圧によって印加される電圧が、ツェナーダイオード１５０のツェナー電圧を越えた場合に、抵抗１５１に電流を流す。これにより、抵抗１５１には、流れる電流に応じて、逆起電圧によって印加される電圧からの電圧降下が生じる。
【００５８】
第２のスイッチ回路１６は、ｎチャネルＦＥＴ１６０を有する。ｎチャネルＦＥＴ１６０のゲート端子は、ツェナーダイオード１５０のアノードと抵抗１５１の間のノードに接続され、ドレイン端子は、それぞれのダイオード２０２のカソードに接続され、ソース端子は、ヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側に接続されている。
【００５９】
ｎチャネルＦＥＴ１６０は、ツェナーダイオード１５０がオンになり抵抗１５１に流れた電流によって抵抗１５１に発生した電圧降下がｎチャネルＦＥＴ１６０をターンオンさせる電圧ＶＴｈ４以上になった場合に、その電圧降下を示す信号をオン信号として受け取り、コイル２００とヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側を導通させる。
【００６０】
ここでｎチャネルＦＥＴ１６０はオン信号が入力されると、可変抵抗のような役割を担い、ドレインとソースの導通時のドレインソース間電圧は、コイル２００に発生した逆起電圧によって印加される電圧とヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側との差分になるように負帰還ループがかかる。このときの操作量である第２の電圧検出回路１５から出力されるｎチャネルＦＥＴ１６０を駆動させるためのオン信号は、ｎチャネルＦＥＴ１６０が中間的な抵抗値で駆動するような閾値電圧付近（例えば４Ｖ）に安定する。
【００６１】
一方、ツェナーダイオード１５０がオフになり抵抗１５１の電流が遮断されることによって抵抗１５１の電圧降下が電圧ＶＴｈ４未満になった場合に、その電圧降下を示す信号をオフ信号としてｎチャネルＦＥＴ１６０は受け取り、コイル２００とヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側との導通を遮断する。
【００６２】
なお、ツェナーダイオード１５０のツェナー電圧は、ツェナーダイオード１１１のツェナー電圧より高い電圧のものを選定することにより、第２の電圧検出回路１５の検出電圧を第１の電圧検出回路１１の検出電圧より高く設定している。これにより、ｐチャネルＦＥＴ１３０がオンしている間にも逆起電圧によって印加される電圧が上昇し続ける。例えば、多数のヘッドピン２０７が同時に駆動されるような場合においても、ツェナーダイオード１５０のツェナー電圧に達すると、抵抗１５１に電流が流れ、抵抗１５１に発生した電圧降下が電圧ＶＴｈ４以上になった場合にｎチャネルＦＥＴ１６０が導通し、コイル２００で発生した逆起電圧によって印加される電圧の上昇を抑えることができる。
【００６３】
なお、第１の電圧検出回路１１、制御信号生成回路１２および第２の電圧検出回路１５は、ヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側を基準電位として動作する。これにより、第１の電圧検出回路１１、制御信号生成回路１２および第２の電圧検出回路１５での電力消費を低く抑えることができる。また、耐圧が低い素子を用いて逆起電圧回生回路１０を構成することができるため、逆起電圧回生回路１０のコストを低く抑えることができる。
【００６４】
（時間変化を説明する電圧または電流の発生箇所および定義について）
ここで、以降の時間変化の説明で用いる電圧または電流の定義について図３を参照して明らかにしておく。図３は、時間変化を説明する電圧または電流の発生箇所を説明するための説明図である。
【００６５】
図３に示すように、Ｖｅｃｏは、コイル２００に発生した逆起電圧によって逆起電圧回生回路１０に印加される電圧であって、グランドＧを基準として、ダイオード２０２のカソードに発生する電圧を示している。
【００６６】
ＶＲ１は、抵抗１１０に発生する、電圧Ｖｅｃｏからの電圧降下を示している。ＶＺ１は、ツェナーダイオード１１１のツェナー電圧を示している。Ｖｇｓ１は、ｐチャネルＦＥＴ１３０のゲート端子を基準とした、ｐチャネルＦＥＴ１３０のソース端子の電圧を示し、Ｉｄ１は、ｐチャネルＦＥＴ１３０のドレイン端子に流れる電流を示している。ＶＤは、ｐチャネルＦＥＴ１３０のドレイン端子の電圧とグランドＧ間に発生する電圧を示している。
【００６７】
ＶＲ２は、抵抗１５１に発生する、ｎチャネルＦＥＴ１６０のゲート端子電圧からの電圧降下を示している。ＶＺ２は、ツェナーダイオード１５０のツェナー電圧を示している。Ｖｇｓ２は、ｎチャネルＦＥＴ１６０のソース端子を基準とした、ｎチャネルＦＥＴ１６０のゲート端子の電圧を示し、Ｉｄ２は、ｎチャネルＦＥＴ１６０のドレイン端子に流れる電流を示している。
【００６８】
（逆起電圧回生回路のはたらきについて）
次いで、本発明に係る逆起電圧回生回路のはたらきについて、図４を参照して説明する。図４は、図３に示す各部の電圧または電流の時間変化を説明するためのタイミングチャートである。
【００６９】
図４に示すように、まず、時点ｔ１において印字制御信号ＳがＨｉｇｈからＬｏｗに変化すると、図１に示すそれぞれのスイッチ２０１がコイル２００に流していた電流を遮断し、コイル２００に逆起電圧が発生する。
【００７０】
時点ｔ１で発生した逆起電圧によって、基板および配線の容量成分や、電圧Ｖｅｃｏの急峻な立ち上がりを抑えるためにダイオード２０２のカソードとクランドの間に設けられたコンデンサーの容量に応じて、逆起電圧回生回路１０に印加される電圧Ｖｅｃｏが徐々に上昇する。
【００７１】
そして、時点ｔ２で電圧Ｖｅｃｏが、ツェナーダイオード１１１のツェナー電圧ＶＺ１に達すると、ツェナーダイオード１１１に電流が流れ、抵抗１１０に電圧降下ＶＲ１が生じる。
【００７２】
さらに電圧Ｖｅｃｏが上昇すると、時点ｔ３において抵抗１１０の電圧降下ＶＲ１がｐｎｐトランジスター１２０をオンさせる電圧ＶＴｈ１（例えば０．７Ｖ）に達する。ここで、時点ｔ３における電圧Ｖｅｃｏの値をＶ１とする。
【００７３】
抵抗１１０の電圧降下ＶＲ１が電圧ＶＴｈ１に達すると、ｐｎｐトランジスター１２０がオンになり、抵抗１２１および抵抗１２２に電流が流れ、抵抗１２２に電圧降下が生じる。
【００７４】
そして、抵抗１２２の電圧降下がｎｐｎトランジスター１２５をオンさせる電圧ＶＴｈ２（例えば０．７Ｖ）に達すると、ｎｐｎトランジスター１２５がオンになり、抵抗１２３および抵抗１２４に電流が流れる。そして、抵抗１２３の電圧降下がｐチャネルＦＥＴ１３０をオンさせる電圧ＶＴｈ３（例えば４Ｖ）に達すると、時点ｔ４においてｐチャネルＦＥＴ１３０がオンになる。
【００７５】
なお、制御信号生成回路１２内のｐｎｐトランジスター１２０やｎｐｎトランジスター１２５等の遅延に起因して、抵抗１１０の電圧降下ＶＲ１が所定値ＶＴｈ１に達した時点ｔ３からΔｔだけ遅れて、時点ｔ４においてｐチャネルＦＥＴ１３０がオンになる。本実施形態では、制御信号生成回路１２内のトランジスターの段数が２段であるが、段数が増えるに従ってこの遅延Δｔは長くなる。
【００７６】
そして、時点ｔ４でｐチャネルＦＥＴ１３０がオンになると、コイル２００に生じた逆起電圧に基づく電流Ｉｄ１が、ｐチャネルＦＥＴ１３０を介して平滑回路１４に流れる。初め平滑コイル１４１にエネルギーが蓄積されていないため、平滑コイル１４１がドレイン電流を妨げる方向にはたらき、ある程度充電するまで電圧Ｖｅｃｏが上昇を続ける。
【００７７】
さらに電圧Ｖｅｃｏが上昇すると、時点ｔ５においてツェナーダイオード１５０のツェナー電圧ＶＺ２に達すると、ツェナーダイオード１５０に電流が流れ、抵抗１５１に電圧降下ＶＲ２が生じる。
【００７８】
そして、時点ｔ６において、抵抗１５１の電圧降下ＶＲ２がｎチャネルＦＥＴ１６０をオンさせる電圧ＶＴｈ４（例えば４Ｖ）に達すると、ｎチャネルＦＥＴ１６０がオンになる。
【００７９】
ｎチャネルＦＥＴ１６０の出力部であるソース側には電流を妨げる素子がないため、ｎチャネルＦＥＴ１６０のドレイン電流Ｉｄ２が円滑にヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側に流れ、電圧Ｖｅｃｏの上昇が終わり下降を始める。
【００８０】
次に、時点ｔ７において抵抗１５１の電圧降下ＶＲ２がＶＴｈ４を下回ると、ｎチャネルＦＥＴ１６０がオフになる。
【００８１】
さらに電圧Ｖｅｃｏが下降し、時点ｔ８において抵抗１１０の電圧降下ＶＲ１が電圧ＶＴｈ１を下回ると、ｐｎｐトランジスター１２０がオフになる。これにより、抵抗１２１および抵抗１２２に流れていた電流が遮断され、抵抗１２２の電圧降下が０になり、ｎｐｎトランジスター１２５がオフになる。ｎｐｎトランジスター１２５がオフになると、抵抗１２３および抵抗１２４に流れていた電流が遮断され、抵抗１２３の電圧降下が０になり、時点ｔ９においてｐチャネルＦＥＴ１３０がオフになる。
【００８２】
なお、制御信号生成回路１２内のｐｎｐトランジスター１２０やｎｐｎトランジスター１２５等の遅延に起因して、抵抗１１０の電圧降下ＶＲ１が電圧ＶＴｈ１を下回った時点ｔ８からΔｔだけ遅れて、時点ｔ９においてｐチャネルＦＥＴ１３０がオフになる。
【００８３】
そして、時点ｔ９でｐチャネルＦＥＴ１３０がオフになると、コイル２００に生じた逆起電圧によって、電圧Ｖｅｃｏが再び上昇を始める。なお、ｐチャネルＦＥＴ１３０がオフになると、ダイオード１４０と平滑コイル１４１との間のノードの電位がマイナスになり、ダイオード１４０を介して電流が流れ、ダイオード１４０のカソードの電圧ＶＤは、グランド電位から、ダイオード１４０の順方向電圧分降下して、マイナス１Ｖ程度になる。
【００８４】
時点ｔ１０で電圧Ｖｅｃｏが、ツェナーダイオード１１１のツェナー電圧ＶＺ１に達すると、ツェナーダイオード１１１に電流が流れ、抵抗１１０に電圧降下ＶＲ１が生じる。
【００８５】
さらに電圧Ｖｅｃｏが上昇すると、時点ｔ１１において抵抗１１０の電圧降下ＶＲ１がＶＴｈ１に達する。
【００８６】
抵抗１１０の電圧降下ＶＲ１がＶＴｈ１に達すると、ｐｎｐトランジスター１２０がオンになり、抵抗１２１および抵抗１２２に電流が流れ、抵抗１２２に電流に応じた電圧降下が生じ、抵抗１２２の電圧降下がｎｐｎトランジスター１２５をオンさせる電圧ＶＴｈ２に達すると、ｎｐｎトランジスター１２５がオンになり、抵抗１２３および抵抗１２４に電流が流れる。そして、抵抗１２３の電圧降下がｐチャネルＦＥＴ１３０をオンさせる電圧ＶＴｈ３に達すると、時点ｔ１１からΔｔだけ遅れて、時点ｔ１２においてｐチャネルＦＥＴ１３０がオンになる。
【００８７】
そして、時点ｔ１２でｐチャネルＦＥＴ１３０がオンになると、コイル２００に生じた逆起電圧に基づく電流Ｉｄ１が、ｐチャネルＦＥＴ１３０を介して平滑回路１４に流れる。ｐチャネルＦＥＴ１３０の二回目以降のオンの瞬間では、平滑コイル１４１はエネルギーが蓄積された状態にあるので、電流Ｉｄ１が円滑に平滑回路１４に流れ、電圧ＶｅｃｏがＶＴｈ４に達することなく下降を始める。故に、ｐチャネルＦＥＴ１３０の一回目のオン時のみｎチャネルＦＥＴ１６０は駆動する。
【００８８】
次に、時点ｔ１３において抵抗１１０の電圧降下ＶＲ１がＶＴｈ１を下回ると、ｐｎｐトランジスター１２０がオフになる。これにより、抵抗１２１および抵抗１２２に流れていた電流が遮断され、抵抗１２２の電圧降下が０になり、ｎｐｎトランジスター１２５がオフになる。ｎｐｎトランジスター１２５がオフになると、抵抗１２３および抵抗１２４に流れていた電流が遮断され、抵抗１２３の電圧降下が０になり、時点ｔ１３からΔｔだけ遅れて、時点ｔ１４においてｐチャネルＦＥＴ１３０がオフになり、コイル２００に逆起電圧が残存していれば、再び電圧Ｖｅｃｏは上昇を始める。
【００８９】
本実施形態では、時点ｔ３から時点ｔ４までの遅延と、時点ｔ８から時点ｔ９までの遅延と、時点ｔ１１から時点ｔ１２間での遅延と、時点ｔ１３から時点ｔ１４までの遅延とを同じ記号Δｔで示しているが、いずれも遅延量が同一である必要はない。
【００９０】
以降、コイル２００の逆起電圧がなくなるまで、すなわち、ｐチャネルＦＥＴ１３０をオフにしても、コイル２００に生じた逆起電圧によって電圧Ｖｅｃｏが、抵抗１１０にＶＴｈ１の電圧降下を発生させる電圧Ｖ１に達しなくなるまで、電圧Ｖｅｃｏは上昇および下降を繰り返し、ｐチャネルＦＥＴ１３０はオンおよびオフを繰り返す。
【００９１】
このように逆起電圧回生回路１０のうち、第１の電圧検出回路１１、制御信号生成回路１２、第１のスイッチ回路１３は、ｐチャネルＦＥＴ１３０をオン抵抗がほぼ０Ｖの状態で駆動させることで、高効率でコイル２００に発生した逆起電圧をヘッドピン駆動装置３０の電源３００の正電位側にエネルギー回生を行う。
【００９２】
また、平滑回路１４は、ｐチャネルＦＥＴ１３０によって断続的に供給された電流を平滑化して、電流の逆流を防止するためのダイオード１７を介して、ヘッドピン駆動装置３０の電源３００に還流する。コンデンサー１４２は平滑用コンデンサーであり、ダイオード１４０はｐチャネルＦＥＴ１３０がオフしたときの還流ダイオードである。
【００９３】
ここで、逆起電圧回生回路１０のうち、第２の電圧検出回路１５、第２のスイッチ回路１６は、ｐチャネルＦＥＴがオンしている間にも電圧Ｖｅｃｏが上昇し続ける、例えば、多数のヘッドピン２０７が同時に駆動されるような場合において、電圧Ｖｅｃｏが規定電圧の上限ＶＵ未満になるようにｎチャネルＦＥＴ１６０を駆動させる保護回路である。
【００９４】
規定電圧の上限ＶＵとは、電圧Ｖｅｃｏが上昇および下降を繰り返す区間において、一瞬たりとも電圧が越えてはならない範囲のことで、ヘッドの仕様、または、ヘッドピン駆動回路２０のスイッチ２０１の耐圧、または、逆起電圧回生回路１０を構成する部品の耐圧によって規定されており、約１１５Ｖ程度である。
【００９５】
ところで、コイル２００に流した電流を遮断することによって印字を終了した場合、コイル２００に逆起電圧が発生するが、時間をゆっくりかけてこの逆起電圧に基づく電流を逃がすとすれば、その過程でコイル２００に電流が流れ続けることになる。そのため、コイル２００に磁力が生じ、印字後のヘッドピン２０７が元の位置に戻る動作を妨げることになり、ヘッドピン２０７がインクリボン２０８や紙等の記録媒体２０９に引っかかる場合がある。
【００９６】
そのため、高速な印字を実現するには、印字後はヘッドピン２０７をすばやく元の位置に戻す必要がある。本実施形態では、ヘッドの移動スピードや紙送りのスピード等を考慮して、印字後、例えば数十μ秒以内に、コイル２００に発生した逆起電圧に基づく電流を逃がすように設計している。
【００９７】
コイル２００に生じた逆起電圧に基づく電流を早く逃がすには、電圧Ｖｅｃｏが規定電圧の下限ＶＬ以上になるようにする必要がある。
【００９８】
規定電圧の下限ＶＬとは、電圧Ｖｅｃｏが上昇および下降を繰り返す区間において、一瞬たりとも電圧が下回ってはならない範囲のことで、ヘッドの仕様によって規定されており、約８５Ｖ程度である。
【００９９】
以上、本発明の実施の形態について説明した。以下、本実施形態の効果を記載する。
上記説明から明らかなように、本実施形態のドットインパクトプリンター４０によれば、ヘッドピン駆動用のコイル２００に発生した逆起電圧の中で、電源３００に回生される電力の割合を高めることができると共に、素子の発熱を減少させることができる。
【０１００】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態において、第１の電圧検出回路１１または第２の電圧検出回路１５は、抵抗およびツェナーダイオードで構成されたが、本発明はこれに限られない。
【０１０１】
例えば、コイル２００に発生した逆起電圧に基づいて逆起電圧回生回路１０に印加された電圧Ｖｅｃｏを予め定められた電圧と比較することによって制御信号生成回路１２へ出力する信号のレベルを変化させる、コンパレータのようなものであってもよい。また、第１の電圧検出回路１１および制御信号生成回路１２は、例えば差動増幅器で構成されていてもよい。
【０１０２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…逆起電圧回生回路、１１…第１の電圧検出回路、１２…制御信号生成回路、１３…第１のスイッチ回路、１４…平滑回路、１５…第２の電圧検出回路、１６…第２のスイッチ回路、２０…ヘッドピン駆動回路、３０…ヘッドピン駆動装置、４０…ドットインパクトプリンター、３００…電源、２０７…ヘッドピン、２０９…記録媒体。
【図１】
2013220538.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013220538.tif 000005
【図４】
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