JPH0659741B2 - Thermal head drive circuit - Google Patents
Thermal head drive circuitInfo
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- JPH0659741B2 JPH0659741B2 JP8009585A JP8009585A JPH0659741B2 JP H0659741 B2 JPH0659741 B2 JP H0659741B2 JP 8009585 A JP8009585 A JP 8009585A JP 8009585 A JP8009585 A JP 8009585A JP H0659741 B2 JPH0659741 B2 JP H0659741B2
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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。The present invention relates to a thermal head drive circuit used in an apparatus for recording or displaying 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 using image sensors perform recording or copying using a thermal transfer recording method or a thermal color recording method. Usually, a thermal head is used as a print head. Further, even in a display device that performs display by using a magnetization latent image, a thermal head may be used as a heat pulse applying unit.
第7図はサーマルヘッド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
ヘッド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。この一区分の発熱体を単
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 11, a thermal head drive circuit 12 for supplying a print pulse to the thermal head 11, and a power supply circuit 13 for driving the thermal head. A heating element is linearly arranged in the thermal head 11 in the longitudinal direction. This heating element is divided into a number of sections in the longitudinal direction, and lead wires for applying a print pulse are connected to both ends of each of the sections. This one section of heating element will be referred to as a unit heating element. The printing pulse is selectively supplied to these unit heating elements. The amount of current consumption greatly varies depending on the number of unit heating elements (heating elements) to which the print pulse is supplied at one time, that is, the ratio of energized unit heating elements in all the unit heating elements (hereinafter referred to as printing ratio). Line 1 connecting the power supply circuit 13 and the thermal head drive circuit 12
4 and thermal head drive circuit 12 and thermal head 11
When the current flowing through the line 15 connecting the lines greatly changes in accordance with the print ratio, the voltage applied to the thermal head 11 changes due to the voltage drop due to the electric 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−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,
The switching element for controlling the on / off of the current may cause a voltage fluctuation of about several volts with the fluctuation of the printing ratio. For example, NPN with Darlington connection
Bipolar transistor is used for thermal head drive circuit 11
When used for switching, the element has a high collector-emitter saturation voltage, so that when a current of, for example, 45 amperes is applied to the thermal head 11, a drive loss of about 2 volts occurs.
印字比率に応じたこのような電圧変動は、当然ながらサ
ーマルヘッド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 head 11 unstable and affect the recording density of the recording paper. Especially in a printer or a digital copying machine that performs 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 print quality deterioration due to voltage fluctuations depending on the print 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。一例としては、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. One example is to use thick wires and minimize their length to reduce the voltage drop across lines 14 and 15 of FIG. Regarding the thermal head drive circuit 12, it has been proposed to connect bipolar transistors in parallel to reduce 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。The other is to deal with a voltage fluctuation caused by a voltage drop in the thermal head drive circuit by increasing or decreasing the width of the print pulse.
「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 each case, there are considerable problems in implementation. Regarding the improvement of the switching circuit, the switching operation by the bipolar transistor normally uses the current driving method, and if all the transistors connected in parallel do not operate uniformly at the same time, the load may concentrate on some transistors. In such a case, an overcurrent may flow through the transistor that operates first and may be damaged.
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。Further, a separate drive circuit is provided to drive such a switching circuit, but a conventional drive circuit may be configured to consume a certain amount of power even when the switching circuit is in an off state. There was a drawback that it wasted a burden on the power supply. Further, if the drive circuit or the switching circuit fails for some reason, current may continue to flow in the thermal head, and the heating element may be burned. Therefore, appropriate protection 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。Further, 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, the width of the print pulse is corrected by taking into consideration various external conditions such as the amount of heat stored in the unit heating element and the temperature of the thermal head substrate in order to improve printing quality. Such 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 assigned for controlling the print pulse generating circuit are used for power supply fluctuation correction. However, it is difficult to unnecessarily increase the number of bits of the correction data, and as the number of external conditions used for correction increases, the number of bits assigned to each correction relatively decreases, and the correction dynamic range is set sufficiently wide. There was also the problem of not being able to do it.
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 thereof is to provide a thermal head drive circuit having a switching circuit in which the internal resistance is reduced to suppress the voltage drop and the response is improved. .
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 which has improved reliability by suppressing power consumed by the drive circuit when the switching circuit is switched off and also having a circuit protection function. .
「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 Problems" A thermal head drive circuit of the present invention is a switching circuit for switching a print pulse current to be supplied to a thermal head, a drive circuit for driving the switching circuit, and a power supply for the drive circuit. And a drive power switch circuit provided in the input section. The switching circuit has two or more field effect transistors that are connected in parallel with each other to turn on and off the print pulse current, and the drive circuit supplies the gate charging current of the field effect transistor and discharges the gate discharging current to switch the switching circuit. Turn on
It has a pair of totem pole-connected transistors that are turned off. The drive power switch circuit can shut off the power supply to the drive circuit when the drive circuit does not operate.For example, the drive power switch circuit has a switch that turns on so that the drive power supply is connected to the drive circuit only when the switching circuit is on. is 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 source 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. In addition, the drive power switch circuit shuts off the power supply as necessary, so that 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。Further, since the field effect transistor is used in the switching circuit, the internal resistance of the switching circuit can be made sufficiently low. Moreover, 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11、12と、2個のスイッチ回路21、2
2と、2個のドライブ電源スイッチ回路31、32と、
サーマルヘッド11および印字データ発生部16とで構
成されている。[Embodiment] (Circuit Configuration) FIG. 1 is a connection diagram showing an embodiment of a thermal head drive circuit and its peripheral circuits of the present invention. This circuit comprises two drive circuits 1 1, 1 2 and the two switching circuits 2 1, 2
2 and two drive power switch circuits 3 1 , 3 2 ,
It is composed of a thermal head 11 and a print data generator 16.
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C
1、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 the thermal head 11, as shown in FIG. 2, one elongated heating resistor 21 is formed. Two kinds of electrodes 22 and 23 are alternately attached to the heating resistor 21 at predetermined intervals. One of the electrodes 22 is connected to the first and second common electrodes C via a diode 24.
1 and C2 are alternately connected. The other electrode 23 is
It is connected to each driver (switching element) of the shift register driver 25 mounted on the substrate of the thermal head.
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ピット対応し
たドライバをオン・オフ制御する。このとき共通電極C
1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。この後同一ラインについ
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。In FIG. 2, when the thermal head is supplied with print data corresponding to half of the print data 27 for one line from the print data generator 16, this thermal head is set in the shift register in the shift register driver 25. , The on / off control of the drivers corresponding to these pits is performed according to the converted parallel data. At this time, the common electrode C
1 is supplied with a printing pulse, and the corresponding portion of the heating resistor 21 is energized to perform printing. After that, the content of the shift register driver 25 is changed by the remaining half of the print data 27 on the same line, and the print pulse is supplied to the common electrode C2. With this, the remaining printing for one line is performed.
さて第1図に戻って、第1の共通電極C1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V0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3
1〜33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。Now back to FIG. 1, the first common electrode C1 is commonly connected to the three drain of the field effect transistor (n-channel enhancement-type MOSFET) 31 to 33 of the switching circuit 2 1. The output voltage V 0 of a power supply circuit (not shown) is applied to the sources of these field effect transistors 31 to 33. Is connected to resistors 34 to 36 to the gate of the field effect transistor 31 to 33, these other ends are connected to the output terminal of the drive circuit 1 1. A Zener diode 37 for overvoltage protection is connected in parallel with the field effect transistors 31 to 33. Further, the other ends of the gate resistors 34 to 36 are connected to the field effect transistor 3
It is grounded via a silicon diode 41 for suppressing a spike voltage generated when the transistors 1 to 33 are turned off. The source sides of the field effect transistors 31 to 33 are grounded via a smoothing capacitor 42.
一方、ドライブ回路11は、制御信号43を受け入れる
電界効果トランジスタ44と、その後段に設けられ、T
TL(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
続されたコンプ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MOSFETを使用
し、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 1 has a field-effect transistor 44 that receives the control signal 43, provided in a subsequent stage, T
A so-called totem pole-connected complementary pair of transistors 45 often used in output circuits such as TL (transistor / transistor / logic).
Has 46. An n-channel enhancement type MOSFET is also used for the field effect transistor 44, and the drain is grounded. The pull-up resistor 48 connected to the source side is the field effect transistor 44.
Is provided to limit the switching current of the. The power source side of the pull-up resistor 48 is a smoothing capacitor 47.
Grounded through.
このドライブ回路11には、電源電圧V1がドライブ電
源スイッチ回路31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31は、いわゆる
ダーリントン接続された一対のPNPトランジスタ6
1、62と、これらのトランジスタ61、62の各ベー
スとエミッタ間に接続された2個の抵抗器63、64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62のベースには、そのベース電流を調整する抵抗器
65とベース電流をオン・オフするNPNトランジスタ
66が接続されている。このトランジスタ66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。The drive circuit 1 1, the power supply voltages V 1 is configured to be applied through the drive power switching circuit 3 1. This drive power switching circuit 3 1, a pair of PNP transistors so-called Darlington connection 6
1 and 62, and two resistors 63 and 64 connected between the bases and emitters of these transistors 61 and 62, respectively. Is connected as the transistor 61 turns on and off the circuit between the drive circuit 1 1 connected to the connected power source and the collector to the emitter, the base of transistor 62, a resistor for adjusting the base current 65 and an NPN transistor 66 for turning on / off the base current are connected. This transistor 66 is TTL
Darlington transistors 61 and 62 with small level current
It is provided to drive the.
そして、このトランジスタ66のベースには、TTLレ
ベルの駆動信号701がバッファドライバ711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721を介してドライブ
回路11に入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31に入力す
る一方、その極性を反転させてドライブ回路11に入力
するよう構成されている。The TTL level drive signal 70 1 is connected to the base of the transistor 66 via the buffer driver 71 1, and at the same time, the control signal 70 1 is connected.
Is connected to the drive circuit 1 1 via the inverter buffer driver 72 1 . That is, the control signal 70 1 is configured to be input to the drive power supply switch circuit 3 1 while inverting its polarity and input to the drive circuit 1 1 .
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22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。Second connected with the drive circuit 1 2 and the switch circuit 2 2 and the drive power switching circuit 3 2 to the common electrode C2,
The circuit configuration is exactly the same as that described for the first common electrode C1, and the description thereof is 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3
1とに入力する第1の共通電極C1用の制御信号701
と、ドライブ回路12とドライブ電源スイッチ回路32
とに入力する第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. Drive circuit 1 1 and drive power switch circuit 3
1 and the control signal 70 1 for the first common electrode C1 input to
When the drive circuit 1 2 and the drive power switching circuit 3 2
The second of the control signals 70 and second common electrode C2, and as described with reference to FIG. 2 above, so as to generate mutually exclusively in synchronism with the recording timing are input to the preparative .
スイッチング回路11には印字をしないとき(スイッチ
ング回路21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21はその一部のみ図示した。The gate of the switching when not printing the circuit 1 1 (when keep off the switching circuit 2 1) field effect transistor 44, joined by a threshold voltage or higher, so-called negative polarity equal to or less than the threshold voltage when the printing Control signal 43 is added. Therefore, the gate of the field effect transistor 44 always exceeds the threshold voltage and is in a switch-on state. At this time, the circuit including the two transistors 45 and 46 in the subsequent stage operates as shown in FIG. In this circuit, the field effect transistor 44 is replaced with the switch 50, and the transistor 45 does not operate. Further, the switching circuit 2 1 illustrated only partially.
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 turned on, part of the charge accumulated in the gate of the field effect transistor 31 to 33 switching circuits 2 1, as indicated by the arrow 51 is the base current of the transistor 46 through the gate resistor 34 to 36 To be discharged. This discharge current turns on the transistor 46. Then, as shown by the arrow 52, the current accumulated in the gate of the field effect transistor 31 is discharged at once and disappears, and as a result, the 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701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31〜3
4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V1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V0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, as shown in FIG. 1, the control signal 70 1 changes from low level to high level. As a result, the control signal 43 changes to low level. When the control signal 43 to the drive circuit 1 1 is supplied, the gate of the field effect transistor 44 becomes the threshold voltage or less, the charge of the gate is discharged, the state of switch-off. At this time 2 of the latter stage
A circuit including the individual transistors 45 and 46 is shown in FIG. 4 in the same manner as in FIG. When the switch 50 turns off,
The voltage on the side of the pull-up resistor 48 connected to the switch 50 rises, and a base current flows through the transistor 45. This flows toward the gate of the field effect transistor 31 as indicated by an arrow 53 through the gate resistors 34 to 36.
This current turns on the transistor 45. Then, the gate charging current flows as shown by an arrow 54. When electric 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 the field effect transistors 31 to 31.
4 is used to suppress the fluctuation of the gate current. For example, when the threshold voltage of the field effect transistors 31 to 34 is 24 volts, the power supply voltage V 1 of the drive circuit is selected to be about 50 volts. The power supply voltage V 0 of the switching circuit is a voltage suitable for being applied 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V0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
(0.06×15ボルト)となる。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。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。By the way, the loss between the drain and the source of the field effect transistors 31 to 33 depends on the ON resistance thereof. Now, assuming that the ambient temperature of the field effect transistors 31 to 33 is 25 degrees Celsius, the ON resistance of these is about 0.06Ω. Therefore, if a maximum current of 45 amps is assumed to flow from the power supply circuit of the output voltage V 0 to the first common electrode C1, then 15 amps each obtained by dividing these into three flow into the field effect transistors 31 to 33, and the drive is performed. The maximum loss is 0.9 volt (0.06 × 15 volt). That is, in the case of this example, a voltage drop of 0 to 0.9 V occurs depending on the printing ratio. In the conventional bipolar transistor, this drive loss is about 2 volts at maximum, which means that it can be reduced to half. Of course, if a field effect transistor having a lower ON resistance is used, the drive loss can be reduced accordingly. Further, if the switching circuit is composed of a larger number of field effect transistors, the maximum current per one is reduced accordingly, and the 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 are used in the drive circuit, the resistance of the circuit for flowing the gate charge / discharge current for turning on / off the field effect transistor of the switching circuit is small. Therefore, charging / discharging is performed promptly, and the rising speed of switching 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)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, if the drive circuit is composed of only the field effect transistor 44, a rise time of 30 microseconds is required when the print pulse current is 33 A as shown by the curve 56 in FIG. This is because the circuit resistance for flowing the gate charging current is high, and the mirror capacitance (capacitance between drain gates) of the parallel circuit of the field effect transistors is as large as several thousand picofarads. In order to raise the temperature of the unit heating element at a high speed, it is preferable that this rise time is shorter. However, in the case of the present invention, the rise time is shortened to 5 microseconds as shown by the 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V1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, the drive circuit 1 1 (first
Figure) does not turn on the switching circuit 2 1, i.e., when a so-called standby state, the field effect transistor 44 is turned on, when the power supply voltages V 1 through the pull-up resistor 48 is applied, always constant The current is flowing. This means that the pull-up resistor 48 consumes unnecessary power 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 are provided drive power switching circuit 3 1 to the power input of the 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 of FIG. 1, the drive power switch circuit 3
The operation of No. 1 will be described.
スイッチング回路21をオフ状態とするためには、ドラ
イブ回路11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31に入力
する制御信号701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V1はドライブ回路11に印加されない。In order to turn off the switching circuit 2 1 , the control signal 43 input to the drive circuit 1 1 is at high level. Therefore, the control signals 70 1 to be input to the drive power switching circuit 3 1 is at low level. At this time,
The transistor 66 is off, and the Darlington-connected transistors 61 and 62 are both off. Therefore, the power supply voltage V 1 is not applied to the drive circuit 1 1 .
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に入力する制御信号43はローレベルとな
り、ドライブ電源スイッチ回路31に入力する制御信号
701はハイレベルとなる。このとき、トランジスタ6
6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11に
電源電圧V1が印加されドライブ回路11が先に説明し
たように正常に動作する。On the other hand, when the switching circuit is turned on, the control signal 43 input to the drive circuit 1 1 becomes low level, and the control signal 70 1 input to the drive power supply switch circuit 3 1 becomes high level. At this time, the transistor 6
A base current flows through 6, and this transistor 66 is switched on. Therefore, a base current flows through the Darlington-connected transistors 61 and 62, and the transistor 61 is turned on. This drive circuit 1 first supply voltage V 1 is applied to the drive circuit 1 1 operates normally as previously described.
このよ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21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11に電源電圧が加わらないよ
うになっている。The thermal head drive circuit as in the present invention, the switching circuit 2 1 is off, that is, so as not to apply the supply voltage to the drive circuit 1 1 when not the printing operation.
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11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 the printing operation is not performed. Moreover, even if the drive circuit 1 1 is unusual behavior for some reason when no printing operation, the power supply voltage is cut off by the drive power switching circuit 3 1, it would turn on the switching circuit 2 1 There is no. Therefore, it also has a function of ensuring safety in case of malfunction.
以上第1の共通電極C1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。The case where the application pulse is supplied to the first common electrode C1 has been described above, but 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 thermal head drive circuit used in the so-called thick film alternating lead wire type thermal head has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to all thermal head drive circuits that supply a print pulse of a relatively large current. 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 of the drive circuit may be appropriately changed to have the same function, or a diode 57 for stabilizing the operation may be inserted as shown in FIG. 6, for example. It goes without saying that the polarity type and usage of the field effect transistor may be changed appropriately.
更に、ドライブ電源スイッチ回路31は、1個のPNP
ト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11に入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 supply switch circuit 3 1, one PNP
It may be replaced with an appropriate switching element such as a transistor. And the switching control may be made of a different system from the control signal input to the drive circuit 1 1. In that case, even if there is an abnormality in the control signal input to the drive circuit, the drive circuit and the power supply can be cut off. The timing for turning on the switch is not limited to the time when the drive circuit is operated, but may be an appropriate time including 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。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。[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, since the drive loss of the switching element can be reduced, the generation of heat energy can be reduced accordingly, and a large-scale heat dissipation device becomes unnecessary. In addition, since the bipolar transistor drives a large current, it is 1/10 to 1/20 of the collector current.
Although a large-capacity base current was required, this becomes unnecessary and the drive circuit can be downsized accordingly. Furthermore, since the field effect transistor is used in the thermal head drive circuit of the present invention, the switching speed is reduced to 1/2 to 1/15 as compared with the bipolar type. Further, since the field effect transistor is driven by a pair of totem pole-connected transistors, the rise time of the switching current is extremely fast, and high-speed printing is possible.
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。Since the drive circuit and the power supply can be shut off except during the printing operation, no wasteful power is consumed and the reliability is high.
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。 11、12……ドライブ回路、 21、22……スイッチング回路、 31、32……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。FIG. 1 is a connection diagram showing an embodiment of a thermal head drive circuit and its peripheral circuits of the present invention, FIG. 2 is a connection diagram of a thermal head used for the same, and FIGS. 3 and 4 are operations of the drive circuit. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a switching current rising characteristic of the thermal head drive circuit of the present invention, FIG.
FIG. 7 is a wiring diagram of a main part showing a modified example of the drive circuit, and FIG. 7 is a block diagram of the periphery of a general thermal head drive circuit. 1 1 , 1 2 ...... Drive circuit, 2 1 , 2 2 ...... Switching circuit, 3 1 , 3 2 ...... Drive power supply switch circuit, 11 ...... Thermal head, 31, 32, 33 ...... Field effect transistor, 45 , 46 ... a pair of totem pole-connected transistors, 52 ... Gate discharge current, 54 ... Gate charge current.
Claims (2)
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。1. A switching circuit for switching a print pulse current to be supplied to a thermal head, a drive circuit for driving the switching circuit, and a drive circuit provided in a power source input section of the drive circuit when it is not necessary to operate the drive circuit. And a drive power supply switch circuit capable of cutting off the power supply, wherein the switching circuit has two or more field effect transistors which are connected in parallel with each other to turn on / off the print pulse current, and the drive circuit comprises: A thermal head drive circuit having a pair of totem pole-connected transistors that supply a gate charge current of a field effect transistor and discharge a gate discharge current to turn on / off a switching circuit.
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。2. The thermal head drive circuit according to claim 1, wherein the drive power supply switch circuit is turned on so that the drive power supply is connected to the drive circuit only when the switching circuit is on.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8009585A JPH0659741B2 (en) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | Thermal head drive circuit |
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|---|---|---|---|
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| JPS61239962A JPS61239962A (en) | 1986-10-25 |
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| JPS61239962A (en) | 1986-10-25 |
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