專利名稱：用于驅(qū)動點沖擊頭的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動點沖擊頭的、包括感應(yīng)電流切斷電路的驅(qū)動電路(以下稱作頭驅(qū)動電路)。
背景技術(shù)：
在采用點沖擊頭的打印機中，電流流經(jīng)頭線圈，并且由在頭線圈中產(chǎn)生的磁引力來操作在頭線圈中設(shè)置的鐵芯，以便當(dāng)與鐵芯耦合的頭針(打印針)來撞擊打印介質(zhì)時，進行打印。
圖1示出了一種傳統(tǒng)頭驅(qū)動電路10的示例。具體地，這是一種由電源側(cè)控制元件11和地側(cè)控制元件13a、13b、13c來控制流經(jīng)頭線圈12a、12b和12c的電流的電路配置。由控制端口H提供的控制信號來控制電源側(cè)控制元件11，以便在執(zhí)行打印時電源側(cè)控制元件11正常處于導(dǎo)通狀態(tài)。通過利用由控制端口La、Lb、Lc提供的控制信號來控制地側(cè)控制元件13a、13b、13c，控制了流向操作頭針的頭線圈12a、12b、12c的電流，由此執(zhí)行打印。
然而，當(dāng)切斷流向頭線圈的電流以便停止頭針的操作時，由于瞬間現(xiàn)象，產(chǎn)生了所謂的反電動勢雪崩能量。由于該反電動勢雪崩能量較大，已經(jīng)出現(xiàn)了下面的問題。
在頭線圈中產(chǎn)生的返回電動勢雪崩能量被施加到地側(cè)控制元件，并且在這里成為熱輻射。這導(dǎo)致功率損失，在熱方面影響電路元件。此外，地側(cè)控制元件必須是能夠承受熱影響的元件，因此，元件本身比較昂貴。此外，由于地側(cè)控制元件必須是不易受到熱影響的元件，必須將大型元件(例如大型晶體管)用作地側(cè)控制元件。結(jié)果，必須要增大電路板的面積。
圖2示出了能夠解決上述問題的頭驅(qū)動電路20的另一個示例。
頭驅(qū)動電路20包括FET(p溝道型)21；頭線圈22a、22b、22c；FET(n溝道型)23a、23b、23c；二極管24；二極管25a、25b、25c；以及電源電路26。由控制端口H控制FET 21，同時分別由控制端口La、Lb、Lc來控制FET 23。
FET 21的源極端子與電源電路26相連，其柵極端子與控制端口H相連，以及其漏極端子與頭線圈22a、22b、22c的高電壓輸入端子和二極管24的陰極相連。FET 23a、23b、23c的源極端子分別接地，其柵極端子分別與控制端口La、Lb、Lc相連，以及其漏極端子分別與頭線圈22a、22b、22c的低電壓輸出端子和二極管25a、25b、25c的陽極相連。二極管25a、25b、25c的陰極分別與電源電路26相連。二極管24的陽極接地。
FET 21控制流向頭線圈22a、22b、22c的電流。通過控制端口H來控制施加到FET 21的柵極端子的電壓，以便控制柵極端子和源極端子之間的電壓。當(dāng)導(dǎo)通FET 21時，頭線圈22a、22b、22c的高電壓輸入端子與電源電路26電連接。
當(dāng)使電流流入頭線圈22a、22b、22c中的任意一個時，產(chǎn)生磁引力，移動相關(guān)的鐵芯和頭針，以便執(zhí)行打印。
FET 23a、23b、23c分別控制流入頭線圈22a、22b、22c的電流。通過每一個控制端口La、Lb、Lc來控制施加到每一個FET 23a、23b、23c的柵極端子的電壓，以便控制其柵極端子和源極端子之間的電壓。當(dāng)導(dǎo)通FET 23a、23b、23c時，將電流從頭線圈22a、22b、22c的低電壓輸出端子饋送到地。連接FET 23a、23b、23c，以便分別與頭線圈22a、22b、22c相對應(yīng)，通過分別導(dǎo)通FET 23a、23b、23c，能夠控制流向相應(yīng)的任意一個頭線圈22a、22b、22c的電流。
電源電路26向頭驅(qū)動電路20提供電源電壓(24V)，并對在頭線圈22a、22b、22c中產(chǎn)生并反饋到電源電路26的反電動勢雪崩能量進行充電。當(dāng)對反電動勢雪崩能量進行充電時，使用了在電源電路26中設(shè)置的電容器(未示出)。
利用上述配置，形成了能夠?qū)㈩^線圈22a、22b、22c的高電壓輸入端子接地的第一電路以及能夠?qū)㈩^線圈22a、22b、22c的低電壓輸出端子與電源電路26電連接的第二電路。因此，能夠通過第二電路將在頭線圈22a、22b、22c中產(chǎn)生的反電動勢雪崩能量反饋到電源電路26。這對于節(jié)約功率有效。此外，由于沒有將反電動勢雪崩能量施加到FET 23a、23b、23c，電路元件沒有遭受熱影響。此外，由于無需選擇不易受到熱影響的元件，不必使用昂貴的元件。此外，由于無需大型控制元件，不必增大電路基板的尺寸。
然而，如果執(zhí)行所謂的半點打印，其中利用上述頭驅(qū)動電路20順序地執(zhí)行利用相鄰頭線圈(例如22a和22b)的打印操作，則在去激活頭線圈22a的同時，F(xiàn)ET 21必須保持導(dǎo)通，以便激活頭線圈22b。在這種情況下，在第二電路中形成了由圖2中的虛線表示的電流路徑。電流路徑包括頭線圈22a、二極管25a和FET 21，以便保持在頭線圈22a中產(chǎn)生的感應(yīng)場。當(dāng)形成這種電流路徑時，使得感應(yīng)電流流向頭線圈22a，這向由頭線圈22a制動的頭針的返回操作設(shè)置了阻力，由此降低了打印質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種頭驅(qū)動電路，能夠防止頭線圈中感應(yīng)場的產(chǎn)生，由此消除頭針的返回操作的阻力，以便保持打印質(zhì)量。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種適于驅(qū)動點沖擊頭的頭針的電路，包括多個頭線圈，每一個頭線圈具有第一端子和第二端子，并且適于制動頭針之一；第一控制元件，可操作用于控制流經(jīng)每一個頭線圈的第一端子的電流，并且具有第一端子，與每一個頭線圈的第一端子電連接；以及第二端子，適于與電源電路電連接；多個第二控制元件，每一個第二控制元件可操作用于控制流經(jīng)一個相關(guān)頭線圈的第二端子的電流，并且具有
第一端子，與所述一個相關(guān)頭線圈的第二端子電連接；以及第二端子，接地；第一電路，可操作用于向電源電路返回當(dāng)去激活至少一個頭線圈時產(chǎn)生的反電動勢雪崩能量，第一電路包括第一端，與第一控制元件的第一端子和每一個頭線圈的第一端子電連接；以及第二端，接地；以及第二電路，可操作用于將反電動勢雪崩能量返回電源電路，并且包括第一端，與每一個第二控制元件的第一端子和每一個頭線圈的第二端子電連接；第二端，適于與電源電路電連接；以及第三電路，被配置成當(dāng)去激活第一控制元件時激活所述第三電路，并且當(dāng)激活第一控制元件時去激活所述第三電路。
利用上述配置，當(dāng)電流流經(jīng)任意一個頭線圈時，去激活第二電路，并且當(dāng)切斷流向頭線圈的電流時，激活第二電路。因此，利用第三電路，能夠?qū)?zhí)行一次打印操作(去激活第一控制元件)之后產(chǎn)生的反電動勢雪崩能量返回到電源電路。當(dāng)再次激活第一控制元件以便執(zhí)行后續(xù)的打印操作時，去激活第三電路，以便防止在頭線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。結(jié)果，由于在頭線圈中沒有產(chǎn)生感應(yīng)磁場，頭針能夠毫無阻力地返回其原始位置。
每一個第一控制元件和第二控制元件可以是例如晶體管之類的具有三個端子的開關(guān)元件，更具體地，是場效應(yīng)晶體管。當(dāng)?shù)谝豢刂圃鸵粋€第二控制元件分別導(dǎo)通時，使電流流經(jīng)一個相關(guān)的頭線圈，在頭線圈中產(chǎn)生磁引力。當(dāng)產(chǎn)生磁引力時，移動一個相關(guān)的頭針，由此執(zhí)行打印。在打印之后，導(dǎo)通第二控制元件，由此停止流向所述一個頭線圈的電流，因此，所述一個頭線圈返回其初始位置。
第一電路可以包括二極管。二極管的陰極可以充當(dāng)?shù)谝欢?，二極管的陽極可以充當(dāng)?shù)诙恕?br> 第二電路可以包括多個二極管。每一個二極管的陽極可以充當(dāng)?shù)谝欢恕Ｃ恳粋€二極管的陰極可以與第三電路電連接。
利用上述配置，經(jīng)由頭線圈從地到電源電路的方向成為正向，因此，在頭線圈中產(chǎn)生的反電動勢雪崩能量可以被返回電源電路。另一方面，由于經(jīng)由頭線圈從電源電路到地的方向成為反向，沒有電流經(jīng)由第二電路從頭線圈流向電源電路，并且沒有電流經(jīng)由第一電路從頭線圈流向地。
第三電路可以包括場效應(yīng)晶體管和電容器，電容器的一端與場效應(yīng)晶體管的柵極端子電連接。


通過參考附圖來詳細(xì)描述優(yōu)選的典型實施例，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點將更加顯而易見，圖中圖1是示出了傳統(tǒng)頭驅(qū)動電路的第一示例的電路圖；圖2是示出了傳統(tǒng)頭驅(qū)動電路的第二示例的電路圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的頭驅(qū)動電路的電路圖；圖4A到4D是用于解釋圖3的頭驅(qū)動電路的操作的時序圖；以及圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的頭驅(qū)動電路的電路圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的頭驅(qū)動電路30包括FET(p溝道型)31；頭線圈32a、32b、32c；FET(n溝道型)33a、33b、33c；二極管34；二極管35a、35b、35c；電源電路36；以及感應(yīng)電流切斷電路37。由控制端口H控制FET 31，同時分別由控制端口La、Lb、Lc來控制FET 33。在本實施例中，為了便于解釋，將三個頭線圈32a、32b、32c用作驅(qū)動構(gòu)件；然而，不用說，可以根據(jù)點沖擊頭所需的點的數(shù)目來任意地設(shè)置頭線圈的數(shù)目。
FET 31的源極端子與電源電路36相連，其柵極端子與控制端口H相連，以及其漏極端子與頭線圈32a、32b、32c的高電壓輸入端子和二極管34的陰極相連。FET 33a、33b、33c的源極端子分別接地，其柵極端子分別與控制端口La、Lb、Lc相連，以及FET 33a、33b、33c的漏極端子分別與頭線圈32a、32b、32c的低電壓輸出端子和二極管35a、35b、35c的陽極相連。二極管35a、35b、35c的陰極分別與感應(yīng)電流切斷電路37相連。二極管34的陽極接地。
FET 31控制流向頭線圈32a、32b、32c的電流。通過控制端口H來控制施加到FET 31的柵極端子的電壓，以便控制柵極端子和源極端子之間的電壓。當(dāng)導(dǎo)通FET 31時，頭線圈32a、32b、32c的高電壓輸入端子與電源電路36電連接。
當(dāng)使電流流入頭線圈32a、32b、32c中的任意一個時，產(chǎn)生磁引力，移動相關(guān)的鐵芯和頭針，以便執(zhí)行打印。
FET 33a、33b、33c分別控制流入頭線圈32a、32b、32c的電流。通過每一個控制端口La、Lb、Lc來控制施加到每一個FET 33a、33b、33c的柵極端子的電壓，以便控制其柵極端子和源極端子之間的電壓。當(dāng)導(dǎo)通FET 33a、33b、33c時，將電流從頭線圈32a、32b、32c的低電壓輸出端子饋送到地。連接FET 33a、33b、33c，以便分別與頭線圈32a、32b、32c相對應(yīng)；通過分別導(dǎo)通FET 33a、33b、33c，能夠控制流向相應(yīng)的任意一個頭線圈32a、32b、32c的電流。
電源電路36向頭驅(qū)動電路30提供電源電壓(24V)，并對在頭線圈32a、32b、32c中產(chǎn)生并反饋到電源電路36的反電動勢雪崩能量進行充電。當(dāng)對反電動勢雪崩能量進行充電時，使用了在電源電路36中設(shè)置的電容器(未示出)。
感應(yīng)電流切斷電路37包括FET(n溝道型)371、電容器372和電阻器373。當(dāng)FET 371的柵極端子的電壓高于其源極端子的電壓時，F(xiàn)ET 371導(dǎo)通。連接電容器372，以便控制FET 371的導(dǎo)通持續(xù)時間。即，使電流能夠在FET 317中流動，直到對電容器完全充電為止。電流的流動引起電阻器373中的電壓降，由此導(dǎo)通FET 371。在電容器372的充電完成之后，F(xiàn)ET 372截止并且切斷電流。
現(xiàn)在，將給出當(dāng)利用上述頭驅(qū)動電路30來執(zhí)行半點打印時要執(zhí)行的操作的描述。例如，考慮順序地執(zhí)行利用頭線圈32a的打印和利用頭線圈32b的打印的情況。
圖4A示出了流向頭線圈32a的電流(1a)。圖4B示出了施加到FET 33a的電壓(V)。圖4C示出了頭針的位移量(Xa)。圖4D示出了流向頭線圈32b的電流(1b)。
當(dāng)FET 31和FET 33a導(dǎo)通時，電流開始流向頭線圈32a(點a)。響應(yīng)于此，在頭線圈32a中產(chǎn)生磁場，由于這種磁場導(dǎo)致的磁引力移動鐵芯，并且由于與鐵芯相連，頭針移動。
當(dāng)流向頭線圈32a的電流的值達到峰值(點b)時，頭針的位移變?yōu)樽畲?，并且頭針撞擊打印介質(zhì)，由此執(zhí)行打印。
在執(zhí)行打印之后，F(xiàn)ET 32a導(dǎo)通，并且切斷了向頭線圈32a的電流提供。然而，由于保持在頭線圈32a中產(chǎn)生的磁場的電流流向頭線圈32a，電流不會突然下降，而是逐漸地衰減(點C)。此外，作為結(jié)果，在頭線圈32a中產(chǎn)生了反電動勢雪崩能量；然而，反電動勢雪崩能量經(jīng)由二極管34a和感應(yīng)電流切斷電路37從頭線圈32a返回到電源電路36。
在頭線圈32a中產(chǎn)生的反電動勢雪崩能量通過二極管35a，并且在對電容器372進行的同時將電壓施加到電阻器373。因此，導(dǎo)通FET371，并且將反電動勢雪崩能量返回到電源電路36。FET 371保持導(dǎo)通狀態(tài)，直到電容器372的充電完成為止；然而，在充電完成之后，F(xiàn)ET 371截止，由此不能向電源電路36提供電流。因此，切斷了在頭線圈32a中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，即使當(dāng)FET 31導(dǎo)通時，也能夠毫無問題地執(zhí)行半點打印(利用頭線圈32b的打印)。
在本實施例中，當(dāng)FET 31導(dǎo)通時，斷開了感應(yīng)電流切斷電路37；而當(dāng)FET 31截止時，接通了感應(yīng)電流切斷電路37。當(dāng)斷開感應(yīng)電流切斷電路37時，切斷了在頭線圈32中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的路徑，因此防止感應(yīng)電流流向頭線圈32a。因此，頭針能夠毫無阻力地返回其原始位置(點d)，這使得能夠以較高的打印質(zhì)量來執(zhí)行半點打印。
接下來，將參考圖5來描述第二實施例，這里由相同的參考數(shù)字或字符來表示與第一實施例中相似的組件，并且省略對于其的重復(fù)描述。
在本實施例中，頭驅(qū)動電路40包括頭線圈32a、32b、32c；FET(p溝道型)41；FET(n溝道型)33a、33b、33c；二極管34；二極管35a、35b、35c；晶體管47；電容器48；FET(p溝道型)50；晶體管51；以及電阻器49、52、53、54、55。
FET 41的源極端子與電源電路36相連，其柵極端子與晶體管51的發(fā)射極、電阻器54和電阻器55相連，以及其漏極端子與頭線圈32a、32b、32c的高電壓輸入端子和二極管34的陰極相連。頭線圈32a、32b、32c的低電壓輸出端子分別與FET 33a、33b、33c的漏極端子和二極管35a、35b、35c的陽極相連。FET 33a、33b、33c的柵極端子分別與控制端口La、Lb、Lc相連，而其源極端子分別接地。此外，二極管34的陽極接地。
晶體管47的基極端子與控制端口H相連，其發(fā)射極端子與地相連，以及其集電極端子與電容器48和電阻器49相連。FET 50的柵極端子與電容器48和電阻器49之間存在的驅(qū)動電路的中間部分相連，其源極端子與二極管35a、35b、35c的陰極和電阻器49相連，以及其漏極端子與電源電路36相連。晶體管51的基極端子與電阻器52和53之間存在的驅(qū)動電路的中間部分相連，而其發(fā)射極端子與電源電路36相連。
接下來，將給出頭驅(qū)動電路40的操作的描述。
為了使電流流向頭線圈32a從而移動頭針并執(zhí)行打印，通過斷開控制端口H來截止晶體管47。在該狀態(tài)下，沒有電流流向晶體管51的基極端子，晶體管51也保持截止。另一方面，由于將電源電壓施加到電阻器54，施加到FET 41的柵極端子的電壓低于施加到其源極端子的電壓，導(dǎo)通FET 41，由此從電源電路36向頭線圈32a提供電流。此外，通過當(dāng)控制端口H斷開時接通控制端口La，將電流從頭線圈32a提供到地。結(jié)果，使電流流經(jīng)頭線圈32a，因此頭針撞擊打印介質(zhì)，由此執(zhí)行打印。
在打印之后，必須將在頭線圈32a中產(chǎn)生的反電動勢雪崩能量返回到電源電路36，然后，必須防止到頭線圈32a的感應(yīng)電流的流動。因此，必須執(zhí)行以下操作。
通過在打印完成處接通控制端口H，導(dǎo)通晶體管47，因此電流還流向晶體管51的基極端子，由此導(dǎo)通晶體管51。結(jié)果，施加到FET 41的柵極端子的電壓在電勢上等于施加到其源極端子的電壓，因此截止FET 41。
此外，通過接通控制端口H，導(dǎo)通晶體管47，因此，從電阻器49向地提供電流。結(jié)果，在FET 50的源極和柵極端子之間出現(xiàn)了電壓降，由此導(dǎo)通FET 50。在FET 50保持導(dǎo)通狀態(tài)的時間期間，反電動勢雪崩能量被返回電源電路36。由電容器48的靜電容量來控制FET50的導(dǎo)通持續(xù)時間。當(dāng)電容器48的充電完成時，截止FET 50，因此切斷了從頭線圈32a到電源電路36的電流提供。結(jié)果，切斷了感應(yīng)電流。
如上所述，在本實施例中，同樣，當(dāng)激活感應(yīng)電流切斷電路時，在正在產(chǎn)生感應(yīng)場時，感應(yīng)電流切斷電路切斷了在頭線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的路徑，防止了感應(yīng)電流流向頭線圈。因此，頭針能夠毫無阻力地返回原始位置，由此能夠執(zhí)行半點打印。
順便地，在本實施例中，為了在給定時間處切斷感應(yīng)電流，在第二電路中采用了包括兩個或更多元件的電路；然而，可選地，可以在第二電路中采用開關(guān)元件，并且可以利用端口信號來控制開關(guān)元件的接通/斷開。
本發(fā)明不局限于本發(fā)明的上述實施例及其描述。根據(jù)本發(fā)明，在不脫離所附專利權(quán)利要求書以及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠容易理解的前提下，也可以進行其他各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種適于驅(qū)動點沖擊頭的頭針的電路，包括多個頭線圈，每一個頭線圈具有第一端子和第二端子，并且適于驅(qū)動頭針之一；第一控制元件，可操作用于控制流經(jīng)每一個頭線圈的第一端子的電流；多個第二控制元件，每一個第二控制元件可操作用于控制流經(jīng)一個相關(guān)頭線圈的第二端子的電流；第一電路，可操作用于向電源電路返回當(dāng)至少一個頭線圈被去激活時產(chǎn)生的反電動勢雪崩能量；第二電路，可操作用于將反電動勢雪崩能量返回電源電路；第三電路，被配置成當(dāng)去激活第一控制元件時激活所述第三電路，并且當(dāng)激活第一控制元件時去激活所述第三電路；所述第一控制元件具有第一端子，與每一個頭線圈的第一端子電連接；以及第二端子，適于與電源電路電連接；所述第二控制元件均具有第一端子，與所述一個相關(guān)頭線圈的第二端子電連接；以及第二端子，接地；所述第一電路包括第一端，與第一控制元件的第一端子和每一個頭線圈的第一端子電連接；以及第二端，接地所述第二電路包括第一端，與每一個第二控制元件的第一端子和每一個頭線圈的第二端子電連接；第二端，適于與電源電路電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中至少一個第二控制元件是場效應(yīng)晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中第一電路包括二極管；以及所述二極管的陰極充當(dāng)所述第一端，所述二極管的陽極充當(dāng)所述第二端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第二電路包括多個二極管；每一個所述二極管的陽極充當(dāng)所述第一端；以及每一個所述二極管的陰極與第三電路電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第三電路包括場效應(yīng)晶體管；以及電容器，其一端與所述場效應(yīng)晶體管的柵極端子電連接。
全文摘要
一種適于驅(qū)動點沖擊頭的頭針的電路。每一個頭線圈具有第一端子和第二端子，并且適于制動頭針之一。第一控制元件可操作用于控制流經(jīng)每一個頭線圈的第一端子的電流。每一個第二控制元件可操作用于控制流經(jīng)一個相關(guān)頭線圈的第二端子的電流。第一電路可操作用于向電源電路返回當(dāng)去激活至少一個頭線圈時產(chǎn)生的反電動勢雪崩能量。第二電路可操作用于將反電動勢雪崩能量返回電源電路；以及第三電路，當(dāng)去激活第一控制元件時激活所述第三電路，并且當(dāng)激活第一控制元件時去激活所述第三電路。
文檔編號B41J2/22GK1895901SQ200610106419
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者岡本忠之 申請人:精工愛普生株式會社