JPH02200455A - サーマルヘッド蓄熱予測演算装置 - 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〕 加熱記録装置におけるサーマルヘッド内の蓄熱量を予測
する蓄熱予測演算装置に関し、サーマルヘッドの蓄熱量
に応じて印加電力を制御するため通電時間の制御を行い
印刷品質を向上させることを目的とし、 サーマルヘッドの畜熱量をもとにヘッド印加電力を制御
する加熱記録装置のサーマルヘッド蓄熱予測演算装置で
あって、温度検出手段による放熱板の検出温度と基板の
予測温度を除算しかつ除算結果と予測値を乗算し保持す
る放熱板温度ラインバッファと、階調数、記録周期、前
記録周期開始直前の予測温度により対応付けした加熱量
テーブルと、前記加熱量テーブルの出力値をスケーリン
グする定数テーブルと、記録周期により対応付けした熱
時定数テーブルと、前記録周期開始直前の予測温度と放
熱板温度の差を得る減算器と、前記録周期内での加熱量
を求めるために前記加熱量テーブルの出力と前記定数テ
ーブルの出力間の第１の乗算と、前記録周期開始時の温
度が記録周期間に冷却されて到達する温度と放熱板温度
との差を求めるため前記熱時定数テーブルの出力と前記
減算器の出力間の第２の乗算を行う乗算器と、放熱板温
度に対する前記録周期までの加熱冷却総量を前記乗算器
による第１．第２の乗算結果を累積して求める累算器と
、前記累算器の出力に放熱板温度を加える加算器とを備
え、前頁の記録の最終行の各画素に対応した予測温度に
、検出した放熱板温度と予測温度との比を乗算した結果
をもとに、次頁の記録の基板温度を予測演算するように
構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は加熱記録装置におけるサーマルヘッド内の畜熱
量を予測する高熱予測演算装置に関する。

加熱記録装置では、サーマルヘッドに記録濃度に対応す
る電流を流しヘッドを加熱して記録を行い、その後冷却
期間を設けてヘッドの温度を所定の温度に戻すことが行
われる。しかし、高速に記録を行うことにより冷却期間
が充分に取れなくなると、サーマルヘッド自体の温度が
上昇し、同じ電流をヘッドに与えても同一の記録濃度は
得られず記録濃度は上昇する。従って、高速に階調記録
を行うにはサーマルヘッドの畜熱量に応じて通電時間制
御を行うことが必要である。

〔従来の技術〕

第５図は一般的なサーマルヘッドの断面構成図である。

サーマルヘッドの蓄熱現象はヘッド自体の物理的な構造
に対応してグレーズ層５２における高速蓄熱、基板５６
における中速蓄熱、放熱板５３における低速蓄熱の３つ
に分類できる。

高速蓄熱は直前ラインの記録データの履歴現象であり、
中速蓄熱は色記録中のヘッド内の蓄熱現象であり、低速
蓄熱はヘッド全体の温度上昇と周囲温度変化の現象であ
る。そして、それぞれの蓄熱の応答は、高速蓄熱の場合
ライン間でミリ秒オーダ、中速蓄熱の場合ページ内で秒
オーダ、低速蓄熱の場合ページ間で分オーダである。こ
れらの蓄熱の内、低速蓄熱はヘッド放熱板に取りつけた
センサによる実測で可能であり、高速蓄熱は補助加熱に
よ、多履歴の打ち消しをするため比較的簡単な計算で求
めることができるが、中速蓄熱は実測あるいは計算が非
常に困難である。

中速蓄熱を比較的容易に求めるため記録開始直前の放熱
板の温度と記録期間内での加熱冷却量から逐次予測演算
することにより基板温度を求める方式が提案されている
（特開昭６３−２０９９５６　）。この従来方式ではｎ
番目のラインを記録した直後の予測温度Ｔ、は、 Ｔ、＝　Ｔ、＋ΔＴ、ｌ ＋（Ｔ１１−１−’ｒｌｌ　）ｅｘｐ（−ｔ／ｒ）で表
せる。

ここで、Ｔ、は放熱板温度、ΔＴ７はｎ番目のライン周
期内での加熱量、Ｔ７−３は直前のラインの予測温度、
ｔは記録周期、τはサーマルヘッドの熱時定数である。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記の従来方式において、放熱板温度を検出するための
センサ（例えば、サーミスタ）は、一般に高価なもので
あり、また、センサを密に配置してもセンサ間では緩や
かな変化しか生じないため、１つの放熱板に３〜４個の
センサを使用しセンサのない部分は直線補間により印刷
画素に対応した位置の放熱板温度として用いていた。通
常、サーミスタ等のセンサで検出する放熱板の温度変化
は緩やかな変化であるため、実際の温度検出は１ページ
の記録を行う直前に毎回行う、しかし、実際の放熱板の
温度分布は位置による加熱頻度の違いによって不規則な
ものとなることがあり、従って、直線補間により予測し
た放熱板温度の分布が実際とは多少異なり、このような
誤差のためより高精度な濃度制御には至らないという問
題があった。

本発明の目的は、中速高熱において、放熱板の温度分布
を直線補間により近似するのではな（、演算で求めた１
９４７分の予測温度の形を実測した放熱板温度に反映さ
せて放熱板の温度分布をより現実に近いものとし、これ
により中速高熱における予測温度の精度向上を図ること
ができるサーマルヘッド高熱予測演算装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である０本発明は、サーマ
ルヘッドの高熱量をもとにヘッド印加電力を制御する加
熱記録装置のサーマルヘッド高熱予測演算装置であって
、温度検出手段による放熱板の検出温度と基板の予測温
度を除算しかつ除算結果と予測値を乗算し保持する放熱
板温度ラインバッファ（３５）と、階調数、記録周期、
前記録周期開始直前の予測温度により対応付けした加熱
量テーブル（３８）と、前記加熱量テーブルの出力値を
スケーリングする定数テーブル（４ｏ）と、記録周期に
より対応付けした熱時定数テーブル（４１）と、前記録
周期開始直前の予測温度と放熱板温度の差を得る減算器
（３９）と、前記録周期内での加熱量を求めるために前
記加熱量テーブルの出力と前記定数テーブルの出力間の
第１の乗算と、前記録周期開始時の温度が記録周期間に
冷却されて到達する温度と放熱板温度との差を求めるた
め前記熱時定数テーブルの出力と前記減算器の出力間の
第２の乗算を行う乗算器（４４）と、放熱板温度に対す
る前記録周期までの加熱冷却総量を前記乗算器による第
１゜第２の乗算結果を累積して求める累算器（４５）と
、前記累算器の出力に放熱板温度を加える加算器（４６
）とを備え、前頁の記録の最終行の各画素に対応した予
測温度に、検出した放熱板温度と予測温度との比を乗算
した結果をもとに、次頁の記録の基板温度を予測演算す
ることを特徴とする。

〔作用〕

前述の従来方式では放熱板に取付けられた３〜４個のセ
ンサによる放熱板温度に基づき、その間を直線補間によ
り印刷位置に対応した１ライン分の放熱板温度を放熱板
ラインバッファに記憶させているのに対し、本発明では
演算で求めた１ライン分の予測温度に１以下の定数を乗
算して実測した特定点の放熱板温度に合わせその乗算結
果を放熱板ラインバッファに記憶させるものである。

〔実施例〕

第２図は、本発明の要部構成図でる０図において、２１
は温度予測部、２２はサーマルヘッド、２３はサーマル
ヘッドを駆動するサーマルヘッド駆動部、２４はサーマ
ルヘッド駆動部２３に供給する電力を決定するパルス幅
テーブル、２５はサーマルヘッドの温度を検出するサー
ミスタ、２６はサーミスタ２５の出力をディジタル信号
に変換する温度検出部、２７は上述の各ブロックを制御
するサーマルヘッド制御部である。

サーマルヘッド制御部２７はヘッド２２により熱記録を
開始する直前に、まず、サーミスタ２５から温度検出部
２６を介して検出された温度をセンスし、ディジタル化
するための制御を行い、次に、このセンスした温度デー
タ、記録画像の階調数、記録速度等の温度予測に必要な
でを温度予測部２１へ転送する。

温度予測部２１はこれらのデータに基づき逐次サーマル
ヘッドの温度を予測し、サーマルヘッド制御部２７の指
令により予測した温度値、記録画素の階調数、記録速度
等をパルス幅テーブル２４に送出する。パルス幅テーブ
ル２４はこれらのデータに応じてパルス幅を決定する。

サーマルヘッド駆動部２３はテーブル２４の出力パルス
幅に従ってサーマルヘッド２２の印加電力を制御して最
適な熱記録を行う。

第３図は第２図の温度予測部２１の詳細プロ・ンク図で
ある。第３図において、３１はセンサによ引寅出した放
熱板温度を保持する検出温度レジスタ、３２はセンサの
位置に対応する特定画素の予測温度を保持する予測温度
レジスタ、３３は検出温度を予測温度で除算し１以下の
値を出力する除算器、３４は除算結果に予測温度を乗算
する乗算器、３５番よ１ライン分の放熱板温度を記録す
る放熱板温度ラインバソファであり、信号Ａはセンサで
検出した温度をデジタル化したもの、信号Ｂは予測温度
ラインバッファ３７の出力であり演算で求めた予測温度
である。

この入力段構成は予測温度レジスタ３２の更新以外は各
印刷ページの直前に１回のみ動作する。予測温度レジス
タ３２にはセンサの位置に対応した画素の予測温度が毎
ライン書き込まれる。１ページの印刷が終了すると予測
温度ラインツマ・ソファ３７＆こはそのページの最終ラ
インの予測温度力く記憶されており、予測温度レジスタ
３２には最終ラインのセンサ位置に対応した予測温度が
保持されている。

この場合、装置電源投入直後は予測温度ラインバッファ
３７、予測温度レジスタ３２と共に検出した放熱板温度
が記録されている。次のページの印刷を開始する直前に
放熱板温度を検出して検出温度レジスタ３１の値を更新
する。この後、放熱板温度ラインバッファ３５を書込み
モードにし、予測温度ラインバッファ３７を読出しモー
ドに設定する。

除算器３３は既に設定されている検出温度レジスタ３１
の値と予測温度レジスタ３２の値により、検出温度を予
測温度で除算する。この結果は１以下である。この後、
予測温度ラインバッファ３７から１画素づつ予測温度を
読出し、その値と除算器３３の結果を乗算器３４により
乗算し、乗算器３４の結果を放熱板温度ラインバッファ
３５に順次書き込む。１５４７分の放熱板温度が放熱板
ラインノ＼・ソファ３５を次ページの印刷が終了するま
で読出しモードにする。次ページの印刷が始まると放熱
板ラインバッファ３５から放熱板温度を読出し各画素毎
に予測温度を計算する。

一方、入力信号Ｃ，Ｄは加熱量を決定する画素毎の階調
数と記録速度を示す。予測温度ラインバッファ３７は演
算した予測温度の値を１画素毎に１ライン分格納する。

加熱量テーブル３８は記録ライン間の加熱量を求めるた
めのテーブルである。また、３９は前ラインでの予測温
度Ｔ＋、−１と放熱板温度Ｔ、との差を求めるための減
算器、４０は定数１を出力する定数テーブル、４１はグ
レーズ層を含めた熱時定数テーブル、３６，４２．４３
はマルチプレクサ、２１は加熱量テーブル３８の出力と
定数テーブル４０の出力と減算器３９の出力と熱定数テ
ーブル４１の出力のそれぞれを乗算する乗算器、４５は
乗算器４４の出力を累積する累算器、４６は放熱板温度
に対する温度差に放熱板温度を加算する加算器、４７は
加算器４６の出力データを画素毎に一時格納するレジス
タ、信号Ｅは演算出力となる予測温度を示す信号である
。

第４図は第３図構成の動作タイムチャートである。この
タイムチャートは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し、ライン先頭
の第１画素、第２画素についての予測に関するものであ
る。

信号ａはｌライン毎の予測演算を行う期間を示すライン
信号、信号すは予測演算する第１番目のラインを示す第
１ライン信号、信号Ｃは第３図内の画素毎の階調数信号
Ｃ１記録速度信号りが入力されることを示し、ｌライン
内の画素数分生起する画素データ入力信号、信号ｄは拡
大して示すように放熱板ラインバッファの入出力データ
、信号ｅは予測温度ラインバソファ３７の入出力データ
をデータ、信号ｆは１画素の予測演算を行う期間を示す
画素予測演算信号、信号ｇは予測演算のための基本クロ
ック信号、信号りは累積演算に先立ち累算器４５をリセ
ットする累算器リセット信号、信号ｉはマルチプレクサ
４２．４３の制御信号、信号ｊｋはマルチプレクサ４２
．４３の出力データ、信号！は累算器４５の出力データ
、信号ｍはレジスタ４７の最終的な予測温度データを示
す。

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になるに伴い、第１ライン信号ｂが１となり
放熱板温度データを伴ったデータ転送であることを示す
。画素データ入力信号Ｃにより画素毎に記録開始時点で
の放熱板温度データＴ、を放熱板ラインバッファに書き
込む。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３６が放熱板温度データを予測温度ラインバッファ
３７へ入力する。この結果、放熱板ラインバッファ３５
及び予測温度ラインバッファ３７の同一画素に対応する
メモリ番地に同じ放熱板温度データが記録され、予測温
度ラインバッファ３７をページ記録開始時のみ初期設定
する。また、画素データ入力信号Ｃが１になることによ
り階調数信号Ｃ１記録速度信号りが入力され、加熱量テ
ーブル３８、熱定数テーブル４１が確定し、第１画素に
ついて予測演算が可能となる。予測演算準備ができると
画素予測演算信号ｆは基本クロック信号ｇの立下がりに
同期して１となる。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４５をリセッ
トする。制御信号ｉはマルチプレクサ４２．４３の出力
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３８からの加熱量と定数テーブル４０からの出
力係数値の１を乗算器４４に入力する。

乗算器４４は基本クロック信号ｇの立上がりでマルチプ
レクサ４２．４３の出力データｊ、ｋを取り込む、その
乗算結果ΔＴ１１１を累算器４５に累算し、基本タロツ
ク信号ｇの次の立上がりで累算器出力データ２とする。

尚、この立上がりに先立ち制御信号ｉを０とすることで
マルチプレクサ４２．４３は第１ラインの第１画素での
冷却量演算に必要な予測温度ラインバッファ３７と放熱
板ラインバッファ３５とを減算器３９により減算した温
度差と熱時定数テーブル４１の出力を乗算器４４に入力
する。即ち、加熱量の演算結果の出力と冷却量の演算の
ためのデータのフェッチを同一タイミングにて行う、引
き続き乗算器４４は冷却量を演算実行するが、予測温度
ラインバッファ３７と放熱板ラインバッファ３５との差
は記録の第１ライン目の全ての画素で零となるので累積
器４５での累算結果ΔＴｊ２１１は加熱量の演算結果Δ
Ｔｈ　１１そのものとなる。

演算結果は次の基本クロック信号ｇの立上がりで累算器
出力データｌとなる。第１ライン第１画素について求め
た加熱冷却骨ΔＴ！１１に放熱板ラインバッファ３５に
記録されている記録開始直前の第１画素の温度値Ｔ、ｌ
を加算器４６により加算する。この加算結果が求めるべ
き第１ライン第１画素記録後の予測温度となる。予測温
度はレジスタ４７に一時記憶させ、マルチプレクサ３６
を介して予測温度ラインバッファ３７をＴ、１　＋ΔＴ
１１１に更新する。続いて、画素データ入力信号Ｃが１
になることによって第２画素に関する階調数信号Ｃ１記
録速度信号りが入力され、加熱量テーブル３８、熱時定
数テーブル４１が確定し、第２画素の予測演算が可能と
なる。以下３、第１ライン終了までこれらの演算を繰り
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ｌになる。画素データ入力信号Ｃが１に
なることによって、階調数信号Ｃ１記録速度信号りが入
力され、前ラインでの演算によって予測温度ラインバッ
ファ３７がすでに更新されており、加熱量テーブル３８
、熱定数テーブル４１が確定し、第１画素の予測演算が
可能となる。予測演算準備ができると、画素予測演算信
号ｆは基本クロック信号ｇの立下がりに同期して工とな
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４５をリセットする。

マルチプレクサ制御信号ｉはマルチプレクサ４２゜４３
の出力に第２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３８からの加熱量と定数テーブル４０か
らの出力係数値の１を乗算器４４に入力する。乗算器４
４は基本クロック信号ｇの立上がりでマルチプレクサ４
２．４３の出力である出力データｊ、ｋを取り込む。そ
の乗算結果ΔＴｈ２１を累算器４５に累算し、基本クロ
ック信号ｇの次の立上がりで累算器出力データ２とする
。尚、この立上がりに先立ち制御信号ｉを０とすること
で、マルチプレクサ４２．４３は第２ライン第１画素で
の冷却量演算に必要な予測温度ラインバッファ３７と放
熱板ラインバッファ３５とを減算器３９により減算した
温度差と熱時定数テーブル４１の出力を乗算器４４に入
力する。即ち、加熱量の演算結果の出力と冷却量の演算
のためのデータのフェッチを同一タイミングにて行う。

引き続き乗算器４４は第２ライン第１画素を記録する直
前の予測温度Ｔｐ　１１に熱時定数テーブル４１を乗算
してΔＴｃ２１を求める。予測温度’ｒｐ　１１は第１
ライン第１画素での加熱冷却量ΔＴ／２１１に同画素の
放熱板温度Ｔａｌを加算することで求めたものである。

演算結果は累算器４５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を次の基本クロック信号ｇの立上がりで累算
器出力データｌとなる。

第４図ではこの放熱板温度に対する加熱冷却総量をΔＴ
１２１　　とする。この累算器４５の出力データΔＴＩ
！、２１に放熱板ラインバッファ３５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（！！Ｔａｌ
を加算器４６によって加算する。この加算結果が求める
べき第２ライン第１画素記録直後の予測温度となる。予
測温度はレジスタ４７に一時記憶させマルチプレクサ３
６を介して予測温度ラインバッファ３７を更新する。以
下、予測ライン終了までこれらの演算を繰り返して全ラ
インの予測演算を行う。そして、この予測演算ちが第２
図のパルス幅テーブル２４に送出されこれに応じたパル
ス幅がサーマルヘッド駆動部２３に出力される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば放熱板温度センサ
が１個でも精度良く基板温度が予測できるため、低価格
かつ高品質な記録が実現できる。

放熱板温度センサを複数にして最小二乗法を用いた演算
を行えば、更に高精度な温度予測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は第２図の温度予測部の詳細構成図、第４図は第
３図の信号タイムチャート、第５図は一般的なサーマル
ヘッドの断面構造図である。 （符号の説明） ２１・・・温度予測部、 ２２・・・サーマルヘッド、 ２３・・・サーマルヘッド駆動部、 ２４・・・パルス幅テーブル、 ２５・・・サーミスタ、 ２６・・・温度検出部、 ２７・・・サーマルヘッド制御部、 ３５・・・放熱板ラインバッファ、 ３７・・・予測温度ラインバッファ、 ３８・・・加熱量テーブル、 ４０・・・定数テーブル、 ４１・・・熱定数テーブル、 ５３・・・放熱板、 ５６・・・基板。 本発明の原理構成図 第１回 本発明の一実施例構成図 サーマルヘッド構造図 第 回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、サーマルヘッドの蓄熱量をもとにヘッド印加電力を
   制御する加熱記録装置のサーマルヘッド高熱予測演算装
   置であって、 温度検出手段による放熱板の検出温度と基板の予測温度
   を除算しかつ除算結果と予測値を乗算し保持する放熱板
   温度ラインバッファと、 階調数、記録周期、前記録周期開始直前の予測温度によ
   り対応付けした加熱量テーブルと、前記加熱量テーブル
   の出力値をスケーリングする定数テーブルと、 記録周期により対応付けした熱時定数テーブルと、 前記録周期開始直前の予測温度と放熱板温度の差を得る
   減算器と、 前記録周期内での加熱量を求めるために前記加熱量テー
   ブルの出力と前記定数テーブルの出力間の第１の乗算と
   、前記録周期開始時の温度が記録周期間に冷却されて到
   達する温度と放熱板温度との差を求めるため前記熱時定
   数テーブルの出力と前記減算器の出力間の第２の乗算を
   行う乗算器と、放熱板温度に対する前記録周期までの加
   熱冷却総量を前記乗算器による第１、第２の乗算結果を
   累積して求める累算器と、 前記累算器の出力に放熱板温度を加える加算器とを備え
   、 前頁の記録の最終行の各画素に対応した予測温度に、検
   出した放熱板温度と予測温度との比を乗算した結果をも
   とに、次頁の記録の基板温度を予測演算することを特徴
   とするサーマルヘッド蓄熱予測演算装置。