JPH0345363A - サーマルヘッドの印字制御方法及びその装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、サーマルヘッドを用いた印字に於ける印字
濃度のバラツキをなくした印字制御方法及びその装置に
関する。

［従来の技術］ 近年、印字の即時性や低騒音、更には取扱の簡便さなど
の優位性から多方面に利用されているサーマルプリンタ
ーに於いては、その印字速度が益々高速化している。こ
のサーマルプリンターに用いられるサーマルヘッドでの
印字メカニズムは、電気絶縁性基板の表面に設けられた
抵抗素子に電力（パルス電圧）を供給し、そこで発生し
た熱で感熱紙の表面に塗布された染料を発色させる、あ
るいは熱転写フィルムに塗布されたインクを溶融・昇華
させ普通紙に転写して印字を行うようになっている。

ここで従来のサーマルヘッドにおける印字制御動作につ
いて説明する。

第８図は、従来のサーマルヘッド印字制御装置の一例を
示しており、図中の印字制御回路ｌからサーマルヘッド
の駆動回路ｌＯへ送出される各制御信号のタイミングチ
ャートを第９図に示している。これらの図に於いて、ｎ
ピット分の印字／非印字のデータを含む印字制御回路ｌ
よりのシリアル信号Ｓｒの１印字分のデータ■がクロッ
クによりｎビットのシフトレジスタ２に送出され、パラ
レル信号としてラッチ信号によりｎビットのラッチレジ
スタ３に保持される。ラッチレジスタ３にラッチされた
各ビット毎の印字データは、アンドゲートＡＮＤ、〜Ａ
ＮＤｎにてストローブ信号との論理積が求められ、これ
らの論理積は、サーマルヘッドの抵抗素子Ｒ（Ｒ，〜Ｒ
ｎ）の駆動用トランジスタＴ　ｒ（Ｔ　ｒｌ〜Ｔ　ｒｎ
）の制御信号として送出される。

第１０図は、上記駆動回路における抵抗素子Ｒに対する
印加電圧ＶＩＩＤ、及び抵抗素子Ｒの温度Ｔを示してい
る。尚、図中の温度ＴＩ）は印字に必要な抵抗素子Ｒの
最低温度を示す。印字開始直前に抵抗素子Ｒの湯度Ｔは
室温ＲＴであるが、印字電圧Ｖ　ＩＩＤの印加が繰り返
されるうちに、抵抗素子Ｒの印字開始時の温度が次第に
上昇し、３印字のザイクルタイム目には温度がＲＴから
Ｔ。まで上昇し、そのため、印字パルス電圧が印加され
たときに抵抗素子Ｒの到達する温度もより高い温度側ヘ
シフトし、印字濃度が次第に謡くなる。

この理由は、抵抗素子Ｒに生じた熱は、感熱紙等に対し
て作用すると共に、その一部は絶縁性基板を介して外部
にも放散するが、ここで印字速度が高速の場合には、短
時間に大量の電力が供給されることから絶縁性基板を介
した熱放散が不十分になり、絶縁性基板に蓄熱が生じて
抵抗素子自体が温度上昇するためである。又、途中で非
印字のサイクルがあって抵抗素子への印字パルス電圧の
印加から次の印字パルス電圧の印加までの冷却時間が種
々に変化する場合、この間に放散される熱量も変化して
印字開始直前の抵抗素子の温度も様々に異なり、印字濃
度にバラツキを生じさせる。

この様に、従来の印字制御回路においては、印字の初期
や印字／非印字の抵抗素子毎に印字濃度が変化して印字
の品質を低下させる。

このような印字濃度のバラツキの要因となる基板の蓄熱
を防止する対策として、それぞれの抵抗素子の熱履歴を
勘案して印加する電力を制御する方式がある。即ち、各
抵抗素子について数印字サイクル以前からの印字電力の
供給状態に応じ、当該印字時に供給する電力を制御して
いた。更に、当該抵抗素子だけでなく、その隣接した抵
抗素子の熱履歴をも考慮し、当該抵抗素子への印加電力
を制御することも行われていた。ここで勘案すべき熱履
歴の大きさは、サーマルヘッドを構成する部材やその機
械的寸法から法定される熱時定数の大きさにより左右す
るので、印字時に於ける蓄熱量は当該印字時をさかのぼ
る印字サイクルの数ではなく時間で決める必要がある。

従って、各印字に対する過去一定時間内の印字サイクル
数は、印字速度が高速にむるに＜ｌ！、い増大し、蓄熱
補正のために勘案すべきデータ数も多くなる。また印字
が高速化すれば、各抵抗素子についての熱履歴を勘案し
、当該抵抗素子に対する印字時の供給電力に反映すべく
処理時間を短くする必要がある。即ち、従来技術を用い
て高速印字時のサーマルヘッドの蓄熱を補正するには、
大量のデータを短時間で処理する必要が生じ、蓄熱補正
のためのハードウェアやソフトウェアの規模が大きくな
った。

一方、基板に生じた蓄熱を制御する方法としては、基板
を構成するセラミックや金属板に施されるグレイズの厚
みを薄くすることにより、基板への熱放散を大きくして
蓄熱量を減少させる方法がある。しかし、グレイズ層を
薄くすると抵抗素子の温度上昇が抑えられるため、その
分、抵抗素子への印加電力が増大し、その結果、抵抗素
子が劣下して信頼性が損なわれ、又、電源回路も大型化
するといった問題があった。

本発明はこれらの問題点を解決するため考案されたもの
であり、従来のサーマルヘッド駆動回路を変更する事な
く、一部の回路を付加して蓄熱凰を制御することにより
、高速印字においても印字濃度のバラツキをなくした印
字制御方法及びその装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のサーマルヘッドの印字制御方法は、印字の開始
直前に全ての抵抗素子、及び／又は、非印字の前記抵抗
素子を、所定の温度に予熱して印字濃度のバラツキを防
止したことを特徴とし、本発明の方法を適用した印字制
御装置は、印字開始時に出力されるコントロール信号に
基づき上記全ての抵抗素子を所定温度に予熱する回路、 印字データの反転データを用いて非印字の抵抗素子を予
熱する回路、 のいずれか一方もしくは双方の回路を具備する。

［作用］ 印字開始時にすべての抵抗素子を予熱することにより、
最初の印字が薄くなるといったことがなくなり、又、印
字過程においても、非印字の抵抗素子を予熱することに
より、印字／非印字に関係なく、次の印字時での抵抗素
子の温度がほぼ一定となり、印字濃度のバラツキをなく
せる。予熱する所定の温度としては、予熱で印字が生じ
ないように、印字に必要な最低温度以下とし、かつ室温
よりも高く設定する。又、予熱により、抵抗素子を常に
室温よりも高い温度に保つので、印字時に抵抗素子に供
給すべき電力は、予熱のないとき比べて低減でき、それ
故、抵抗素子を長期間にわたって高い信頼性を維持でき
る。

［実施例］ 本発明のサーマルヘッドの印字方法を適用した印字制御
装置の一実施例を第を図に示しており、第８図の従来例
と同一の部分には同一の符号を付している。印字制御回
路ｌとサーマルヘッド駆動回路１０との間の、ストロー
ブ信号、ラッチ信号シリアル印字データＳ１．クロック
の各信号経路にそれぞれオアゲートＯＲ＋〜ＯＲ，が挿
入され、これらのオアゲートＯＩＬ、〜ＯＲ，における
他方の入力部には、それぞれストローブ信号、ラッチ信
号、シリアル印字データＳｌ、クロックを入力信号とす
る、予熱ストローブ回路４．予熱ラッチ回路５、予熱デ
ータ回路６．予熱クロック回路７のそれぞれの出力信号
が人力される。又、これらの回路４〜７を制御するため
の予熱制御回路８が設けられ、この予熱制御回路８は、
印字制御回路ｌよりの、印字開始直前に出される紙送り
あるいはサーマルヘッド移動のためのモータ駆動信号と
なるコントロール信号Ｃ０ＮＴを入力信号とする。これ
らの各回路４ないし８の動作については、以下の制御動
作の説明のときに併せて詳述する。尚、印字制御回路ｌ
より出力される、ストローブ信号。

ラッチ信号、シリアルデータＳＴ及びクロックは、それ
ぞれオアゲートＯＲ，−０Ｒ４を介してサーマルヘッド
駆動回路ＩＯに送給されており、通常の印字動作は従来
例と同じである。

第２図は、第１図図示の装置の動作を示すタイムチャー
トであり、このタイムチャートに沿ってその制御動作を
説明する。

印字制御回路ｌよりのコントロール信号Ｃ０ＮＴが“Ｌ
”から“Ｈ″レベル立上がると、予熱データ回路６に対
するトリガーとして、予熱制御回路８よりの予熱制御デ
ータをｔ。の間“Ｈ”レベルにする。この予熱データ回
路６は、印字前の初期予熱のためのデータ■と、非印字
抵抗素子への予熱データ■、■とを発生するものであり
、初期予熱データ■としては、前記予熱制御データの“
Ｈ”レベルの間に後記の予熱クロック回路７上りのクロ
ックに基づきオン信号をｎピット分を出力する。

方、印字後の予熱データ■、■の出力に際しては、ｎピ
ット分の抵抗素子での各印字ザイクルでの印字／非印字
の識別が必要となる。ここが本発明の着目した点であり
、本実施例では印字制御回路ｌよりのｎピット分のシリ
アル印字データＳ■のデータ■、■をインバータで受け
ることに上りシリアルの反転データ（印字抵抗素子はオ
フ信号で非印字抵抗素子ではオン信号）が得られる。こ
のシリアル反転データを予熱データ回路６に設けたｎピ
ット分のシフトレジスタに保持した後、後記の予熱クロ
ック回路７上りのクロックに基づきオン信号を予熱デー
タとしてサーマルヘッド駆動回路１０のシフトレジスタ
２に転送する。

予熱クロック回路７は、予熱データ回路６よりの初期予
熱データ■及び印字後の予熱データ■。

■をシフトレジスタ２に転送するための予熱クロックを
出力するものであり、初期予熱のための予熱クロックは
、予熱制御データの立上がり時に予熱制御回路８より出
力される予熱制御クロックのパルス立下がりをトリガー
として出力し、又、印字後の予熱のための予熱クロック
は、印字制御回路ｌより出力される印字クロックをトリ
ガーとし、この印字クロックより１１時間後に出力する
。

予熱ラッチ回路５は、シフトレジスタ２にノリアルでも
って格納された、初期予熱のデータ及び印字後の予熱デ
ータをラッチレジスタ３にパラレルに保持させるための
ラッチ信号を出力するものであり、初期予熱のデータの
ためのラッチ信号は、前記予熱制御データの信号立下が
り時に予熱制御回路８より出力される予熱制御ラッチパ
ルスの立下がりをトリガーとして出力し、又、印字後の
予熱データのためのランチ信号は、印字制御回路ｌより
出力される印字ラッチパルスをトリガーとし、この印字
ラッチ信号の信号立下がりの１２時間後に出力する。

予熱ストローブ回路４は、ラッチレジスタ３にラッチさ
れた、初期予熱のデータと、印字後の予熱データとを抵
抗素子Ｒに印加するための予熱ストローブ信号を出力す
るものであり、初期予熱のためのストローブ信号は、前
記予熱制御ラッチ信号の立下がり時に予熱制御回路１よ
り出力される予熱制御ラッチ信号の立下がりをトリガー
として出力し、又、印字後の予熱のためのストローブ信
号は、印字制御回路１より出力される印字ストローブ信
号をトリガーとし、この印字ストローブ信号の立下がり
の４３時間後に出力する。このストローブ信号により予
熱される抵抗素子Ｒの温度は、印字に必要な最低温度以
下でかつ室温よりも高くなるよう、予熱ストローブ信号
は、図中示したように、時間幅の狭い複数の矩形パルス
としている。

以」二の説明でわかるように、印字制御回路１よリコン
トロール信号Ｃ０ＮＴが出力されると、全ビットオンの
初期予熱データ■が予熱制御回路８の制御により、サー
マルヘッド駆動回路ＩＯに送給され、抵抗素子Ｒに印字
開始直前の初期予熱が施された後、印字制御回路１から
直接に送給される従来の信号である印字データ■、クロ
ック、ラッチ信号及びストローブ信号に基づき初回の印
字が行なわれる。その後、予熱データ回路６で形成され
た前記■の反転データ■が予熱信号としてサーマルヘッ
ド駆動回路に送給されることにより、前記の第１の印字
サイクルで非印字であった抵抗素子に対してのみ予熱が
施される。以下、通常の印字データ■による印字及びこ
の印字データ■の反転データ■による予熱が繰り返され
、非印字抵抗素子Ｒへの予熱が施されることにより、印
字／非印字状態に関係なく濃度にバラツキのない印字が
実現される。

第３図及び第４図は、上記駆動回路における抵抗素子Ｒ
に対する印加電圧Ｖ■Ｄ、及び抵抗素子Ｒの温度Ｔを示
している。第３図は、初期予熱の後、各印字サイクルで
印字が行なわれた場合であり、各印字開始時の抵抗素子
Ｒの温度はＴ。の一定値となっている。又、第４図は、
第１ザイクル及び第２サイクルで非印字のために予熱が
行われ第３サイクル目で印字が行なわれたときを示し、
この場合も印字開始時の抵抗素子Ｒの温度は、連続的に
印字を行われたときの印字開始時の温度Ｔ。に保たれて
いる。

上記の各抵抗素子両側の近接する抵抗素子での印字／非
印字を考慮して当該抵抗素子に対する予熱を調整すれば
、より厳密な蓄熱補正を行うことができる。この場合の
考慮すべき印字／非印字の状態としては、第５図に示し
た（Ａ）ないしくＨ）の場合のドツトパターンが考えら
れる。（Ａ）のごとく連続する３個の抵抗素子がすべて
印字（ＯＮ）のときは、中央の抵抗素子Ｒｃの温度が最
も高くなることから、中央の抵抗素子Ｒｃに対しては予
熱を施す必要はないが、（Ｈ）のように、３個すべての
抵抗素子が非印字（ＯＦＦ）のときは、中央の抵抗素子
ＲＣに対して最大の予熱を必要とする。このことから、
（Ａ）〜（Ｉ（）の各ドツトパターンに対応して上記予
熱ストローブ信号のパルス数を増減して予熱量を制御す
ればよく、その場合の各ストローブ信号の一例を第６図
に示し、又、第７図にタイムチャートを示した。

ここでは、通常の印字データ■をサーマルヘッド駆動回
路１０に送給して印字した後、この印字データ■の反転
データ■を（ｎ−１）個のクロックにより送出してラッ
チレジスタ３にラッチし、２個の予熱ストローブ信号に
より抵抗素子Ｒの予熱を行う。この予熱により、当該抵
抗素子Ｒは、その右側の抵抗索子ｒ（Ｈの印字／非印字
の状態により予熱の有無が決定される。次に１個のクロ
ック信号により、反転データ■をｌビット進行させて（
右にシフト）させてラッチさせた後、６個の予熱ストロ
ーブ信号により抵抗素子の予熱を行う。この場合には当
該抵抗素子Ｒは、それ自体の印字／非印字の状態により
予熱の有無が決定される。更に１個のクロック信号によ
り、反転データ■をｌビット進行させてラッチした後、
２個のストローブ信号により抵抗素子の予熱を行う。こ
の場合の当該抵抗素子Ｒへの予熱は、その左側の抵抗素
子ＲＬの印字／非印字の状態により予熱の有無が決定さ
れる。以上を１印字サイクルとして実行することにより
、第６図図示の予熱ストローブ信号が得られる。尚、こ
の場合で新たに必要となる信号は、第７図に示したクロ
ック及びラッチ信号のもであり、第１図の予熱回路で容
易に対応できる。

又、第１図図示の予熱回路は、従来のハードウェア及び
ソフトウェアに全く手を加えずに本発明を実現する手段
を示したものであり、印字制御回路ｌにこれらの回路を
組み込む、あるいは第２図図示の信号を発生すべくソフ
トウェア的な対応を用いた場合でも本発明の効果が得ら
れることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、従来の印字制御装置に
簡単な予熱回路を付加し、印字前の初期予熱、及び／ま
たは、印字過程で非印字であった抵抗素子に対して予熱
を行うようにしたので、印字濃度のバラツキをなくせる
。又、本発明では、予熱を行うためのデータは少ないた
めデータを処理する演算時間は短く、それ故、高速印字
を行うサーマルプリンターに十分対応可能である。更に
本発明では、抵抗素子が常に室温より高い温度に保たれ
るので印字時に抵抗素子に供給すべき電力は、予熱のな
いときに比べて低減できるので、抵抗素子は長期間にわ
たって高信頼性を維持でき、印字の高速化に伴う電源の
大型化を回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルヘッドの印字制御装置の一実
施例を示す制御ブロック図、第２図は、第１図の装置に
おける制御動作を示すためのタイムチャート、第３図及
び第４図は、第１図の装置における抵抗素子に対する印
加電圧及び抵抗素子の温度を示すタイムチャート、第５
図は、本発明の装置でより精度の高い補正を実施する際
の印字／非印字のドツトパターン分類を示す図、第６図
及び第７図は、第５図のドツトパターン例に対するスト
ローブ信号、及び各信号のタイムチャート、第８図は、
従来のサーマルヘッドの印字制御装置のブロック図、第
９図は、第８図の装置における各信号を示すタイムチャ
ート、第１Ｏ図は第８図の装置における抵抗素子に対す
る印加電圧及び抵抗素子の温度を示すタイムチャートで
ある。 ｌ・・・印字制御回路、２・・・シフトレジスタ、３・
・・ラッチレジスタ、４・・・予熱ストローブ回路、５
・・・予熱ラッチ回路、６　予熱データ回路、７・・・
予熱クロック回路、８・・予熱制御回路、Ｒ・・・抵抗
素子、Ｔｒ・・トランジスタ、ＡＮＤ・・アンドゲート
、ＯＲ・・・オアゲート、１０・・・サーマルヘッド駆
動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数個の抵抗素子にパルス電圧を印加し発熱により
   印字を行うサーマルヘッドの印字制御方法において、印
   字の開始直前に全ての抵抗素子、及び／又は、非印字の
   前記抵抗素子を、所定の温度に予熱して印字濃度のバラ
   ツキを防止したことを特徴とするサーマルヘッドの印字
   制御方法。 ２）複数個の抵抗素子にパルス電圧を印加し発熱により
   印字を行うサーマルヘッドの印字制御装置において、 印字開始時に出力されるコントロール信号に基づき上記
   全ての抵抗素子を所定温度に予熱する回路、 印字データの反転データを用いて非印字の抵抗素子を予
   熱する回路、 のいずれか一方もしくは双方の回路を具備したことを特
   徴とするサーマルヘッドの印字制御装置。