JPH01202466A - 加熱記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 多数の発熱要素がライン状に形成されたサーマルヘッド
を用いて発熱要素を選択的に駆動することにより多値階
調記録を行うライン記録形の加熱記録装置におけるサー
マルヘッドの加熱記録装置に関し、 ライン状のサーマルヘッドの各部の熱時定数を高精度に
補正することにより高品質の多値階調記録結果が得られ
る加熱記録装置を提供することを目的とし、 前記サーマルヘッドの雰囲気温度を検出する温度測定手
段と、該温度測定手段の温度測定データ及び前記サーマ
ルヘッドの各発熱要素の駆動条件に基づいて各発熱要素
の温度を予測する温度予測部と、該温度予測部の温度予
測データ及び前記サーマルヘッドの各発熱要素の駆動条
件に基づいて各発熱要素の駆動パルス幅データを検出す
るパルス幅テーブルと、該パルス幅テーブルから出力さ
れるパルス幅に従って前記サーマルヘッドの各発熱要素
を駆動するサーマルヘッド駆動部と、前記各構成要素相
互間のデータの授受を含む動作を制御するサーマルヘッ
ド制御部とを具備してなると共に、前記温度予測部は前
記サーマルヘッドのライン方向の位置によって異なる冷
却定数を格納する格納部を有し、前記冷却定数に応じて
各発熱要素の温度を予測するよう構成されて成り、前記
サーマルヘッド内の畜熱量に応じて各発熱要素の駆動電
力を制御するように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、加熱記録装置に関し、更に詳しくは、多数の
発熱要素がライン状に形成されたサーマルヘッドを用い
て発熱要素を選択的に駆動することにより多値階調記録
を行うライン記録形の加熱記録装置におけるサーマルヘ
ッドの駆動制御に関する。

加熱記録装置の一種に、多数の発熱要素がライン状に形
成されたサーマルヘッドを用いて発熱要素を選択的に駆
動することにより多値階調記録を行うように構成された
ものがある。この場合、サーマルヘッド自体が加熱され
ることから、サーマルヘッドの畜熱量に応じて駆動電力
を制御することが必要である。そこで、記録濃度制御に
あたっては、サーマルヘッド内の畜熱量を検出し、その
畜熱量に応じてナーマルヘッドの駆動信号のパルス撮幅
やパルス幅を変化させて駆動電力を制御Ｉすることが行
われている。

第６図はこのような装置で用いるサーマルヘッドの具体
例を示ず構成図である。図において、１は発熱抵抗体で
あり、グレーズ層２の上に積層形成されている。該グレ
ーズ層２は熱伝導率の比較的低い層であり、加熱記録に
直接寄与しなかった熱エネルギーが外部に放散すること
を防ぎ、熱記録面を保温することでサーマルヘッドに加
える電気エネルギーを節約するように作用する。３はグ
レーズ層２を支持する基板であり、下面には放熱板４が
設けられている。該放熱板４はグレーズ層２及び基板３
で余分になった熱エネルギーを外部に放出するように作
用する。５は発熱抵抗体１に駆動電力を加えるためのリ
ード線であり、発熱抵抗体１の表面に選択的に形成され
ている。６は保護層であり、発熱抵抗体１及びリード線
５の全面に形成されている。

ところで、このようなサーマルヘッドの蓄熱応答現象は
、サーマルヘッドの物理的な構造に対応付けて３つのレ
ベルに分類できる。第１のレベルは発熱抵抗体１の熱時
定数に係わるものであり、第２のレベルはグレーズ層２
に係わるものであり、第３のレベルは放熱板４に係わる
ものである。これらの蓄熱現象は第１のレベル、第２の
レベル。

第３のレベルの順に応答が緩慢になり、これらの蓄熱現
象を十分に把握することにより良好な記録が可能になる
。ここで、第３のレベルの蓄熱現象は外気と接している
ことから外気の温度変化の影響を強く受けることになり
、第２のレベルの蓄熱現象と共に記録画像全般の記録品
位に大きな影響を与えることになる。

これらの蓄熱現象は、記録画像やサーマルヘッドの物理
定数を元に熱伝導方程式を解くことで算出できるが、記
録画像を特定したり、複雑なサーマルヘッドの構造を含
めての解析は実用的ではない。

［従来の技術］ そこで、サーマルヘッド内の蓄熱現象を記録間始直前の
サーマルヘッドの温度と記録期間内での加熱冷却倦を逐
次累積することで予測演算により求めることが考えられ
ている。

このような方法によれば、ｎ番目のラインを記録した直
後の予測温度Ｔｎは、 Ｔｎ＝７ａ＋△Ｔｎ ＋　（Ｔｎ−＋　　７ａ　）ｅｘｐ　　（−ｔ／τ）に
なる。ここで、Ｔａは雰囲気温度、ΔＴｎはｎ番目のラ
イン周期内での加熱量、Ｔｎ→は記録開始直前の予測温
度、ｔは記録周期、τはサーマルヘッドの熱時定数であ
る。但し、Ｔｏ−Ｔａである。

尚、熱時定数τは発熱抵抗体１．グレーズ層２゜基板３
及び放熱板４からなる積層部の熱時定数をサーマルヘッ
ドの全域にわたって代表させるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような方法によれば、ライン状のサ
ーマルヘッドの各部における熱時定数がすべての場所で
均一でなければならない。

ところが、実際のライン状のサーマルヘッドの端部と中
央部では外部との接触面積が異なることから、熱時定数
は形状、冷却方式等で一様にはならない。

この結果、前述の式によるライン状のサーマルヘッドの
各画素の温度予測は不十分となり、適切な記録濃度＄制
御が困難になるという欠点がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
であって、ライン状のサーマルヘッドの各部の時定数を
高精度に補正することにより、高品質の多値階調記録結
果が得られる加熱記録装置を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段１ 第１図は本発明の加熱記録装置の原理構成図である。図
において、７は多数の発熱要素がライン状に形成された
サーマルヘッド、８は該サーマルヘッド７の雰囲気温度
を検出する温度測定手段（例えばサーミスタ）である。

該温度測定手段８の出力信号は温度検出部９を介してサ
ーマルヘッド制御部１０に加えられている。１１は温度
予測部であり、前記温度測定手段８の温度測定データ及
び前記サーマルヘッド７の各発熱要素の駆動条件に基づ
いて各発熱要素の温度を予測する。１１ａはサーマルヘ
ッド７のライン方向の位置によって異なる冷却定数を格
納する格納部である。該温度予測部１１の温度予測デー
タは、前記サーマルヘッド７の各発熱要素の駆動条件と
共に各発熱要素の駆動パルス幅デー、夕を出力するパル
ス幅テーブル１２に加えられる。１３は該パルス幅テー
ブル１２から出力されるパルス幅に従って前記サーマル
ヘッドの各発熱要素を駆動するサーマルヘッド駆動部、
１４は前記各構成要素相互間のデータの授受を含む動作
を制御するサーマルヘッド制御部である。

［作用］ 前述のように、サーマルヘッド７の放熱は主に放熱板４
を経てなされるので、前式の熱時定数τは放熱板４の形
状と冷却方式に強い相関を持つものと考えられる。例え
ば、第２図のような構造の放熱板４を均一に強制空冷す
ると、中央部分の熱時定数は両端部よりも大きくなるこ
とから、両端部の熱抵抗は第３図に示すように中央部分
よりも小さくなる。

そこで、本発明ではサーマルヘッド中央部における熱時
定数を放熱板４の各部における熱抵抗で重み付けするこ
とにより、前式の熱時定数τを補正する。即ち、温度測
定手段８は記録開始直前にサーマルヘッド７の雰囲気温
度を測定し、測定データを温度検出部９を介してサーマ
ルヘッド制御部１０に加える。該サーマルヘッド制御部
１０は温度予測に必要な温度測定データ、記録画素の階
調数、記録速度の温度予測に必要なデータを温度予測部
１１に加える。該温度予測部１１では、サーマルヘッド
！制御部１０から加えられる温度予測に必要な各種のデ
ータ及び格納部１１ａに格納されている冷Ｗ定数に基づ
いて各発熱要素の温度を予測する。前記サーマルヘッド
制御部１０は該温度予測１１の予測温度データ及び前記
サーマルヘラドの各発熱要素の駆動条件をパルス幅テー
ブル１２に転送する。該パルス幅テーブル１２はサーマ
ルヘッド制御部１０から転送されるこれらデータに基づ
いて各発熱要素の駆動パルス幅データをサーマルヘッド
駆動回路１３に出力する。該サーマルヘッド駆動回路１
３は前記パルス幅テーブル１２から出力されるパルス幅
に従ってサーマルヘッドの各発熱要素を駆動する。

これにより、前記サーマルヘッドの各発熱要素の駆動電
力は、サーマルヘッド内の畜熱量に応じて制御されるこ
とになる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第４図は本発明で用いる温度予測部１１の一実施例を示
すブロック図である。図において、１４は加熱量を決定
する画素毎の階調データの入力端子、１５は記録速度（
記録周期）データの入力端子、１６は雰囲気温度データ
の入力端子である。

１７は雰囲気温度ラインバッファであり、記録開始時に
温度センサで測定した雰囲気温度データＴａを１画素毎
に１ライン分格納する。１８は画素数カウンタであり、
画素数をカウントすることにより予測温度を求めるサー
マルヘッドの位置を求める。

１９はマルチプレクサであり、一方の入力端子には雰囲
気温度データＴａが加えられている。２０は該マルチプ
レクサ１９の出力信号が加えられる予測温度ラインバッ
ファであり、演算した予測温度データを１画素毎に１ラ
イン分格納する。２１は記録ライン間の加熱量を求める
加熱間テーブルであり、階調データ、記録速度データ及
び予測温度ラインバッファ２０の出力信号が加えられて
いる。２２は前ラインでの予測温度と雰囲気温度との差
を求める減算器であり、一方の入力端子には雰囲気温度
ラインバッファ１７の出力信号が加えられ、他方の入力
端子には予測温度ラインバッファ２０の出力信号が加え
られている。２３は定数１を出力する定数テーブルであ
る。

２４はサーマルヘッドの熱時定数分布を含む冷却定数テ
ーブル（第１図の格納部１１ａに対応）であり、記録速
度データ及び画素数カウンタ１８の出力信号が加えられ
ている。２５はマルチプレクサ（ＭＰＸ）であり、一方
の入力端子には加熱量テーブル２１の出力信号が加えら
れ、他方の入力端子には減算器２２の出力信号が加えら
れている。２６もマルチプレクサ（ＭＰＸ）であり、−
方の入力端子には定数テーブル２３の出力信号が加えら
れ、他方の入力端子には冷却定数テーブル２４の出力信
号が加えられている。

２７はマルチブレフナ２５の出力信号とマルチプレクサ
２６の出力信号を乗算する乗算器であり、記録ライン間
の加熱量を求めるために加熱量テーブル２１の出力信号
と定数テーブル２３の出力信号を乗算し、雰囲気温度に
対する冷却量を求めるために減算器２２の出力信号と冷
却定数テーブル２４の出力信号を乗算する。２８は雰囲
気温度に対する加熱・冷却総量を求めるために乗算器２
７の出力信号を累算する累１′［器である。２９は加算
器であり、一方の入力端子には累算器２８の出力信号が
加えられ、他方の入力端子には雰囲気温度ラインバッフ
ァ１７の出力信号が加えられている。

３０は加算器２９の出力信号を画素毎に一時格納するレ
ジスタであり、その出力信号は予測温度として出力端子
３１に出力されると共にマルチプレクサ１９の他方の入
力端子には加えられている。

第５図は第４図の動作を説明するためのタイミングチャ
ートであり、記録動作を開始する１ライン目及び２ライ
ン目以降を代表するものの様子を表わし、ライン先頭の
第１画素と第２画素の温度を予測する例を示している。

図において、ａは１ライン毎の予測演算期間を示すライ
ン信号を示し、ｂは予測演算する第１番目のラインを示
す第１ライン信号を示し、Ｃは各画素の予測演算のため
に１ライン内の画素数分生起する画素データ入力信号を
示し、ｄは雰囲気温度ラインバッファ１７に入出力され
る雰囲気温度ラインバッファデータを示し、ｅは予測温
度ラインバッファ２ｏに入出力される予測温度ラインバ
ッフ７データを示し、「は１画素の予測演算を行う期間
を示ず画素予測演算信号を示し、Ｑは予測演算のための
基本クロック信号を示し、ｈは累積演算に先だって累算
器２８をリセットする累算器リセット信号を示し、ｉは
マルチプレクサ２５．２６の動作制御信号を示し、ｊは
マルチブレフナ２５の出力データを示し、ｋ　１．　ｋ
　２は画素数カウンタ１８のカウント値の一部を示し、
ｌはマルチプレクサ２６の出力データを示し、ｍは累算
器２８の出力データを示し、ｎはレジスタ３０から出力
される最終的な予測温度データをそれぞれ示している。

予測演算を開始する第１番目のラインにおいて、ライン
信号ａが“１″′になるのに伴って第１ライン信号すが
１″になり、雰囲気温度データを伴ったデータ転送であ
ることを示している。画素データ入力信号Ｃにより画素
毎に記録開始時点での雰囲気温度データＴａを雰囲気温
度ラインバッファ１７に書き込むと同時に、第１ライン
信号すと画素データ入力信号Ｃとの論理積による図示し
ない制御信号によりマルチプレクサ１９が駆動制御され
て雰囲気温度データが予測温度ラインバッファ１７に古
き込まれる。

この結果、雰囲気温度ラインバッファ１７及び予測温度
ラインバッファ２０の同一画素に対応するメモリ番地に
同じ雰囲気温度データが記憶され、ページ記録開始時の
み予測温度ラインバッファ２０を初期設定する。又、画
素データ入力信号Ｃがｌｌ　Ｉ　ＩＩになることにより
第１画素に関する階調データ及び記録速度データが入力
される。画素データ入力信号Ｃが”　ｏ　”になること
により画素数カウンタ１８がカウントアツプし、予測す
るサーマルヘッドの画素の位置を出力する。この位置情
報及び記録速度信号により加熱量テーブル２１及び冷却
定数テーブル２４が確定し、第１画素についての予測演
算が可能になる。

予測演算の準備ができると、画素予測演算信号ｆは基本
クロック信号ｇの立ち下がりに同期してＩＩ　１　ＩＩ
になる。画素予測演算信号ｆが１″になると、累算器リ
セット信号り及びマルチプレクサ制御信号ｉを発生する
。累算器リセット信＠ｈは累算器２８をリセットし、マ
ルチプレクサ制御信号ｉはマルチプレクサ２５．２６を
制御して乗算器２７に第１ラインの第１画素での加熱量
演算に必要な加熱量テーブル２１からの加熱量データと
定数テーブル２３からの出力計数値＝１を加える。

乗算器２７は基本クロック信号ｇの立ち上がりでこれら
マルチプレクサ２５．２６の出力データを取り込んでそ
の乗算結果ΔＴｈ１ｌを累算器２８に出力し、累算器２
８は基本クロック信号９の次の立ち上がりで累算器出力
データｍとする。尚、この基本クロック信号Ｑの立ち上
がりに先立ってマルチプレクサ制罪信号ｉをパ○”にす
ることにより、マルチプレクサ２５．２６は乗算器２７
に第１ラインの第１画素での冷ｆＡ吊演算に必要な減算
器２２の出力データと冷却定数テーブル２４の出力デー
タを加える。即ち、加熱量の演算結果出力と冷却量の演
算のためのデータフェッチを同一のタイミングで行う。

続いて、乗算器２７は冷却量の演算を行うが、予測温度
ラインバッファ２０の出力データと雰囲気温度ラインバ
ッファ１７の出力データとの差は記録の第１ラインの全
画素で零になるので累算器２８での累算結果ΔＴ！１１
は加熱量の演算結果４丁／１１そのものになる。演算結
果は次の基本クロック信号ｇの立ち上がりで累算器出力
データｈとなる。第１ラインの第１画素について求めた
加熱冷却量ΔＴＩ！１１に雰囲気温度ラインバッファ１
７に記憶されている記録開始直前の第１画素の温度値Ｔ
ａ　１を加算器２９で加算する。

この加算結果が求めるべき第１ラインの第１画素記録後
の予測温度になる。この予測温度はレジスタ３０に一時
格納し、マルチプレクサ１９を介して予測温度ラインバ
ッファ２０に加えて内部のデータをＴａ　１＋ΔＴ／１
１に更新する。続いて、画素データ入力信号Ｃが°′１
″になることにより第２画素に関する階調データ及び記
録速度データが入力される。次に、画素データ入力信号
Ｃが１１０１＋になることにより画素数カウンタ１８が
カウントアツプし、予測するサーマルヘッドの画素の位
置を更新する。この位置情報及び記録速度信号により加
熱量テーブル２１及び冷却定数テーブル２４が確定し、
第２画素についての予測演算が可能になる。以下、第１
ライン終了までこのような演算を繰り返す。

予測演算を開始する第２番目ライン以降においては、ラ
イン信号ａのみ１″になる。画素データ入力信号Ｃが１
″になることにより、第１画素に関する階調データ及び
記録速度データが入力される。画素データ入力信号Ｃが
ｉｉ　Ｏ＋＋になることにより画素数カウンタ１８がカ
ウントアツプし、予測するサーマルヘッドの画素の位置
を出力する。

この位置情報及び記録速度信号により加熱量テーブル２
１及び冷却定数テーブル２４が確定する。

ここで、前ラインでの演算により予測温度ラインバッフ
ァ２０の内容は既に更新されているので、第１画素につ
いての予測演算が可能になる。

予測演算の準備ができると、画素予測演算信号ｆは基本
クロック信号ｇの立ち下がりに同期して′“１″になる
。画素予測演算信号ｆが“１″になると、累算器リセッ
ト信号り及びマルチプレクサ制御信号ｉを発生する。累
算器リセット信号りは累算器２８をリレットし、マルチ
プレクサ制御信号ｉはマルチプレクサ２５．２６を制御
して乗算器２７に第１ラインの第１画素での加熱量演算
に必要な加熱量テーブル２１からの加熱量データと定数
テーブル２３からの出力計数値−１を加える。

乗詐器２７は基本クロック信号９の立ち上がりでこれら
マルチプレクサ２５．２６の出力データを取り込んでそ
の乗算結果ΔＴｈ２１を累算器２８に出力し、累算器２
８は基本クロック信号９の次の立ち上がりで累算器出力
データｍとする。尚、この基本クロック信号ｇの立ち上
がりに先立ってマルチプレクサ制御信号ｉを“Ｏ′″に
することにより、マルチプレクサ２５．２６は乗算器２
７に第２ラインの第１画素での冷却量演算に必要な減算
器２２の出力データと冷却定数テーブル２４の出力デー
タを加える。即ち、加熱量の演算結果出力と冷却量の演
算のためのデータフェッチを同一のタイミングで行う。

続いて、乗算器２７は第２ライン第１画素を記録する直
前の予測温度ＴＤ１１に冷却定数テーブル２４の出力デ
ータを乗算してΔＴｃ２１を求める。ここで、予測温度
Ｔｐ１１は第１ラインの第１画素での加熱冷却量△Ｔｌ
１１１に同画素の雰囲気ｍ１ＱＴａ　１を加算すること
により求めたものである。演算結果は累算器２８で累算
され、記録開始から第２ライン第１画素記録直後までの
加熱冷却総量ΔＴｈ２１＋ΔＴｃ２１が次の基本クロッ
ク信号ｇの立ち上がりで累算器出力データｈとなる。

第５図では、この雰囲気温度に対する加熱冷却総量を△
Ｔ１２１とする。この累算器２８の出力データΔＴ／２
１に雰囲気温度ラインバッファ１７に記憶されている記
録開始直前の第１ライン第１画素の温度値Ｔａ　１を加
算器２９で加算する。

この加算結果が求めるべき第２ラインの第１画素記録後
の予測温度になる。この予測温度はレジスタ３０に一時
格納し、マルチプレクサ１つを介して予測温度ラインバ
ッファ２０に加えて内部のデータを更新する。

以下、予測ライン終了までこのような演算を繰り返して
全ラインについて予測演算をする。そして、これら予測
演算値が第１図のパルス幅テーブル１２に加えられ、こ
れに応じたパルス幅がサーマルヘッド駆動部１３に出力
されることになる。

これにより、ライン状のサーマルヘッドの各部の熱時定
数を高精度に補正することができ、高品質の記録結果が
得られる。

尚、上記実施例では画素単位で予測演算する例を示した
が、複数の画素をグループ単位として演算するようにし
てもよい。このグループ化により、雰囲気温度ラインバ
ッファ１７及び予測温度ラインバッファ２０の容量を削
減できて乗算器２７及び累算器２８の演算速度を低速化
でき、より低コストに実現できる。

又、前述の実施例では加熱量を演算した後冷却間を演算
しているが、逆順であってもよい。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、ライン状
のサーマルヘッドの各部の熱時定数を高精度に補正する
ことにより高品質の多値階調記録結果が得られる加熱記
録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は放熱板の構成図、 第３図はサーマルヘッドの熱抵抗説明図、第４図は本発
明の一実施例を示すブロック図、第５図は第４図の動作
を説明するためのタイミングチャート、 第６図はサーマルヘッドの具体例を示す構成図である。 第１図において、 ７はサーマルヘッド、 ８は温度測定手段、 ９は温度検出部、 １０はサーマルヘッド制御部、 １１は温度予測部、 １１ａは格納部、 １２はパルス幅テーブル、 １３はサーマルヘッド駆動部である。 負気１　図 負等２　図 位置→ サーマルヘッドの懸砥恕明図 第３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多数の発熱要素がライン状に形成されたサーマルヘッド
   （７）を用い、発熱要素を選択的に駆動して多値階調記
   録を行う加熱記録装置において、前記サーマルヘッド（
   ７）の雰囲気温度を検出する温度測定手段（８）と、 該温度測定手段（８）の出力を受けて温度を検出する温
   度検出部（９）と、 前記温度測定手段（８）の温度測定データ及び前記サー
   マルヘッド（７）の各発熱要素の駆動条件に基づいて各
   発熱要素の温度を予測する温度予測部（１１）と、 該温度予測部（１１）の温度予測データ及び前記サーマ
   ルヘッド（７）の各発熱要素の駆動条件に基づいて各発
   熱要素の駆動パルス幅データを出力するパルス幅テーブ
   ル（１２）と、 該パルス幅テーブル（１２）から出力されるパルス幅に
   従つて前記サーマルヘッド（７）の各発熱要素を駆動す
   るサーマルヘッド駆動部（１３）と、 前記各構成要素相互間のデータの授受を含む動作を制御
   するサーマルヘッド制御部（１０）とを具備してなると
   共に、 前記温度予測部（１１）は前記サーマルヘッド（７）の
   ライン方向の位置によって異なる冷却定数を格納する格
   納部（１１ａ）を有し、前記冷却定数に応じて各発熱要
   素の温度を予測するよう構成されて成り、 前記サーマルヘッド（７）内の畜熱量に応じて各発熱要
   素の駆動電力を制御するように構成したことを特徴とす
   る加熱記録装置。