JPH0270460A - サーマルヘッドの記録濃度制御方法 - 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〕 本発明は複数の発熱素子を含むサーマルヘッドの記録濃
度制御方法に関し、 記録濃度が記録画像全体に亘って変化することなく、高
品位の記録が得られるようにしたサーマルヘッドの記録
濃度制御方法を提供することを目的とし、 上記各発熱素子の温度を検出し、この検出温度の変化率
に応じて演算した補正温度と、上記検出温度とに基づい
て各発熱素子の実際温度に近似させた修正温度を求め、
この修正温度に基づいて各発熱素子への加算量を制御し
たことを構成とする。

（産業上の利用分野） 本発明は、サーマルヘッドの記録濃度制御方法に関する
。

（従来の技術） 一般に、熱記録手段により文字、画像を記録するサーマ
ルプリンタにおいては、所定の配列で設けられた複数の
発熱素子を含むサーマルヘッドに所定電力を印加して熱
記録を行なうが、この印加電力が熱エネルギとしてサー
マルヘッドの内部に蓄熱していくため再び同じ印加電力
を加えても記緑濃度が一定にならず変化してしまうとい
うことが知られている。

サーマルヘッドを構成する各発熱素子は、例えば、第５
図に示すような積層構造となっており、電力が印加され
る発熱抵抗体１は、グレーズ層２の上に形成されている
。そして、このグレーズ層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が外
部に放散するのを防ぎ、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を節約するように作用
する。また、グレーズ層２は基板３によって支持されて
おり、更に基板３の下面には放熱板４が設けられている
。この放熱板４はグレーズ層２および基板３で余分とな
った熱エネルギを外部に放出するためのものである。尚
、図中で符号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。また、符号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、このような構造からなるサーマルヘッドの蓄
熱応答現象は、上述した発熱素子の構造に対応して３つ
のレベルに分類できる。即ち、第１のレベルはグレーズ
層２に係わるもの、第２のレベルは基板３に係わるもの
、第３のレベルは放熱板４に係わるものである。そして
、これらの蓄熱現象は、第１のレベルがミリ秒オーダ、
第２のレベルが秒オーダ、第３のレベルが分オーダとい
うように、順に応答が緩慢になる。

第１のレベルは蓄熱応答が早いため記録画像の品位に与
える影響は少ないが、第２のレベルおよび外気の温度変
化の影響を強く受ける第３のレベルの蓄熱現象は、記録
画像の品質に大きな影響を与えることになる。

そこで、従来にあっては、記録濃度が一定となるような
制御をするために、サーマルヘッド内の蓄熱量を検出し
、その蓄熱量に応じてサーマルヘッドの駆動信号のパル
ス振幅やパルス幅を変化させて駆動電力を制御すること
が行なわれている。この記録濃度制御では、前述の蓄熱
量の正確な把握が重要となる。

第６図は、上記サーマルヘッドの記録濃度制御方法の従
来例を示したものであり、サーマルヘッド３０を構成す
る発熱素子の基板３に温度検出器７を取り付け、基板３
の表面温度を検出すると共に、温度検出部８により検出
温度に対応するパルス幅を設定し、このパルス幅信号を
パルス幅テーブル９に入力してサーマルヘッド制御部１
０から入力される駆動信号のパルス幅を変え、サーマル
ヘッド駆動部１１を通じてサーマルヘッド３０への印加
電力を制御するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の濃度制御方法では、通常、温
度検出器７として用いるサーミスタや半導体温度センサ
は、それ自身の熱時定数が数秒オーダである。そして、
この時定数は、サーマルヘッド３０の第２のレベルの蓄
熱変化に比較して数倍である。このために、数秒オーダ
よりも速い蓄熱変化が起こる熱記録を行うと、温度検出
器７による検出がその温度変化に追従しきれず、濃淡が
出てしまって不鮮明な記録となるといった問題があった
。

例えば、第７図ａ、ｂ、ｃは上記従来の濃度制御方法に
おけるサーマルヘッド３０への記録電力、基板温度およ
び記録濃度の関係を示したものであり、第７図ａは時間
ｔ。から所定電力を印加した場合を示し、この電力印加
により各発熱素子では発熱抵抗体１の温度が上昇すると
共に、グレーズ層２および基板３の温度も上昇する。第
７図すは基板３の温度上昇曲線（実線）と、その時の温
度検出器７による温度上昇曲線（−点鎖線）を示したも
のである。ここででは基板３の熱時定数であり、τ、は
温度検出器７自体の熱時定数である。

この時、基板３の温度上昇曲線（ＴＡ）は、下記の式で
表わせる。

τ≧ｔの場合 τ〈ｔの場合 ・・・　（２） ここで、Ｔａ：周囲温度 Ｒｅ：熱抵抗 Ｑ　：平均記録電力 １：１．からの経過時間 これに対して、温度検出器７も、それ自体がもつ熱時定
数τ５で変化するが、基板３の熱時定数でより大きく、
緩やかな曲線となる。そして、温度検出器７は基板３の
形状よりも小さいので、ある時間における温度上昇曲線
”ｒ、（ｔ）は次式で表わすことができる。

Ｔ、（ｔ）　ｇＲｅＱ　（１−ｅＸＰ（−ｔ／τｓ））
　＋Ｔａ　・＊・（３）従って、上述の関係式より、温
度検出器７による検出温度は、電力印加時には基板３の
実際温度より低目にあられれる。そして、従来の記録濃
度制御手段は、温度検出器７による検出温度に見合うよ
うにパルス幅制御を行なっているために、実際には第７
図（ａ）に−点鎖線で示すような、記録電力が印加され
ることになる。そのために、記録濃度は、第７図Ｃに示
すように、目標とする濃度曲線（実線）に対して初期濃
度の大きな濃度曲線（−点鎖線）となる。このように、
上述の制御方法では、基板３より大きな熱時定数を有す
る温度検出器７の温度変化を基準にして行なっているた
めに、電力印加時なと急激な温度変化があった場合に記
録濃度を安定的に制御することができないといった問題
があった。

そこで本発明の技術的課題は、記録濃度が記録画像全体
に亘って変化することなく、高品位の記録が得られるよ
うにしたサーマルヘッドの記録濃度制御方法を提供する
点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るサーマルヘッドの記録濃度制御方法にあっ
て、上述の技術的課題を解決するための手段は、第１図
に示すように、複数の発熱素子を含むサーマルヘッドを
駆動して記録を行なう方法において、上記各発熱素子の
温度を検出しくＳ　１　）　、この検出温度の変化率に
応じて演算した補正温度と、上記検出温度とに基づいて
各発熱素子の実際温度に近似させた修正温度を求め（Ｓ
２）、この修正温度に基づいて各発熱素子への加熱量を
制御した（Ｓ３）ことである。

〔作用〕

上述の手段によれば、サーマルヘッドの検出温度の変化
率に応じた修正が加えられるので、サーマルヘッドの実
際温度に近似した修正温度に基づいた濃度制御が可能と
なる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は本発明に係る濃度制御方法の一実施例を示した
ものである。まず、第２図（ａ）に示すように、時間先
〇において、サーマルヘッドを構成する各発熱素子に、
実線で示すような記録電力を印加した場合、サーマルヘ
ッドの基板温度および温度検出器による検出温度は、第
２図（ｂ）に示すように、基板温度が実線で示すような
曲線で、また温度検出器による検出温度が一点鎖線で示
すような曲線で変化していく。そして、これら基板温度
および検出温度は、両者の熱時定数が異なることから、
時間ｔ。の立上り部分、即ち基板温度が激しく変化する
部分でその差が大きくなる。そこで、本実施例では該立
上り部分における検出温度を時間で微分し、その変化率
に応じた補正温度を得る。第２図（ｃ）は上記補正温度
曲線を示したものである。

次に、この補正温度を上記検出温度に加算して検出温度
を修正し、第２図（ｄ）に示すような修正温度曲線を得
る。この修正温度曲線は、第２図（ｂ）に示した実際の
基板温度と近似するものであるから、この修正値に基づ
いて記録電力を制御し、第２図（ａ）において、−点鎖
線で示したような電力を印加する。この電力印加により
、第２図（ｅ）に示したような濃度曲線が得られ、予定
した記録濃度と略凹−となる。

第３図は本実施例に係る濃度制御方法を実施するために
用いる制御回路を示したものである。この図において、
符号７はサーマルヘッド３０を構成する各発熱素子の基
板の表面温度を検出する温度検出器で、サーミスタや半
導体温度センサなどからなる。１３．１４は温度検出器
７の温度変化による抵抗値変化と電圧変化へ変換する回
路を構成する抵抗器と、基準電源である。１６．１７は
微分回路１５を構成する抵抗器とコンデンサ、１８．１
９は前記微分回路１５からの出力値を可変係数倍する演
算器と可変抵抗器である。

また、２０は加算回路であり、３つの抵抗器２１．２２
．２３と１つの演算器２４とで構成される。

第４図は上記制御回路によって得られる信号のタイムチ
ャートを示したものである。信号２５はサーマルヘッド
への記録電力を示し、信号２６は温度検出器７による検
出温度を表わす温度検出器７と抵抗器１３との間の電圧
波形、信号２７は上記検出温度の微分値を表わす抵抗器
１６と微分コンデンサ１７との間の電圧波形、信号２８
は上記微分した出力信号２７を係数倍した演算器１８か
らの電圧波形、信号２９は上記信号２７と信号２８とを
加算した演算器２４からの電圧波形をそれぞれ示す。

従って、サーマルヘッド３０に電源を入れ、信号２５が
ＯＮとなって記録を開始するとサーマルヘッドＳの基板
温度が蓄熱により上がる。基板温度が上がると基板３に
接する温度検出器７の温度が上がり、次第に抵抗値が減
少し、信号２６のように立上りカーブの緩い温度曲線を
描く。そして、信号２６は微分回路１５に入力し、抵抗
器１６および微分コンデンサ１７の時定数で微分演算さ
れて信号２７となる。信号２７は抵抗器２１および可変
抵抗器１９との比に応じて演算器１８で係数倍され信号
２８となる。そして、この信号２８および前記の信号２
６を加算回路２ｏに入力し、演算器２４から信号２９を
得る。この信号２９が温度検出器７により検出した温度
変化に応じて記録濃度を修正するための信号であり、こ
の信号２９を第６図に示したパルス幅テーブル９に入力
し、サーマルヘッド制御部１０からの制御信号のパルス
幅を調整し、サーマルヘッドに加わる記録電力を変える
ことで濃度制御を行なっている。

尚、温度変化に対する補正値の度合いは、上記可変抵抗
器１９の抵抗値を変えることで調整することができ、サ
ーマルヘッド３０の実際の基板温度と温度検出器７によ
る検出温度とのずれを適切に調整することができる。

〔効果〕

以上説明したように本発明に係るサーマルヘッドの記録
濃度制御方法によれば、サーマルヘッドの温度が急激に
変化する場合に、サーマルヘッドの熱時定数とサーマル
ヘッドの温度検出器の熱時定数との差を考慮に入れて検
出温度を修正し、サーマルヘッドの実際の温度変化に近
づけるような制御手段としたため、記録濃度を安定的に
制御できるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理流れ図、第２図は本発明方法の一
実施例を示すタイムチャート、第３図は本発明を実施す
るための制御回路を示す図、第４図は制御回路の信号波
形を示す図、第５図はサーマルヘッドの構造を示す図、
第６図は従来の制御手段を示す回路図、第７図は従来方
法の一例を示すタイムチャートである。 ７・・・温度検出器 １５・・・微分回路 ２０・・・加算回路 ３０・・・サーマルヘット 杢屍口月め滑、丁里鯖しれ図 第 図 本亮明め条制御回隆ｔホ丁図 第３ｊｌｌ 弗°１イ卸回誇の信号５皮叢を氷す図 発？’ｙ　免’ｒ　ｅｒ＋　）ｒｋ　直ｔ　７↑・１因
果 図 ＫＬ束／Ｉも己仲漂度Φ（丁卸手を文 （ａ） ａ ｔ。 晴間− 忙）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の発熱素子を含むサーマルヘッドを駆動して記録を
   行なう方法において、 上記各発熱素子の温度を検出し（Ｓ１）、 この検出温度の変化率に応じて演算した補正温度と、上
   記検出温度とに基づいて各発熱素子の実際温度に近似さ
   せた修正温度を求め（Ｓ２）、この修正温度に基づいて
   各発熱素子への加熱量を制御した（Ｓ３）ことを特徴と
   するサーマルヘッドの記録濃度制御方法。