JPH04126264A - サーマルヘッドの駆動回路 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第６図、第７図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例 （ａｌ　　一実施例の説明（第２図乃至第５図）ｌｂ）
　　他の実施例の説明 発明の効果 〔概要〕 サーマルヘッドの高速蓄熱補償を行うサーマルヘッドの
駆動回路に関し、 高速蓄熱演算に必要な回路規模を減少し、安価に構成す
ることを目的とし、 駆動信号によりサーマルヘッドの各発熱体を加熱駆動し
て、記録体に記録を行うサーマルプリンタにおいて、各
発熱体毎に、印加された印字データの履歴に基づき、各
駆動信号印加時点での平均印字データを算出する回路と
、該平均印字データに応じた各発熱体の蓄熱量に変換す
る回路と、該蓄熱量に基づいて該発熱体に印加すべきパ
ルス幅を制御する回路とを有する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、サーマルヘッドの高速蓄熱補償を行うサーマ
ルヘッドの駆動回路に関する。

熱を利用して文字等の情報を記録するサーマルプリンタ
としては、感熱記録方式と熱転写記録方式がある。

前者は、熱によって変色する記録用紙に直接サーマルヘ
ラドラ接触すせつつサーマルヘッドの発熱体を加熱して
記録用紙を変色することにより記録する方式であり、後
者はサーマルヘッドによりインクシートのインクを加熱
して溶融あるいは昇華し、それを記録用紙に転写して記
録する方式である。

また発熱体の走査方式からはライン記録方式とシリアル
記録方式に大別される。高速記録にはライン記録方式が
用いられ、低速記録にはシリアル記録方式が用いられる
。

このようなサーマルプリンタでは、熱によって記録する
という原理上、サーマルヘッドに熱が蓄積し、記録濃度
が変動する。

このため、過去の印字履歴に関わらず、一定の印字特性
（２値記録の場合はドツト径、線幅及びベタ濃度が一定
であり、多値記録（階調記録）の場合は、各ドツトで記
録すべき中間調濃度レベルが所定値である）が得られる
ような駆動回路が望まれる。

〔従来の技術〕

第６図はサーマルプリンタの説明図であり、第６図（Ａ
）はライン記録方式の熱転写記録装置を示し、第６図（
Ｂ）はサーマルヘッドの構造を示す。

熱転写記録装置では、サーマルへラド１０はインクシー
ト１１．記録用紙１２を介してプラテン１３と対向して
いる。インクシート１１は熱溶融性インクを含有してお
り、サーマルヘッドｌＯによりこのインクシート１１を
加熱することにより、インクシート１１のインクが溶融
し、記録用紙１２に転写されて記録が行われる。

サーマルへラドｌＯは紙面と垂直方向に沿って配列され
た１ライン分の発熱体を有し、１ライン分の記録がほぼ
同時に行われる。１ライン分の記録が終了すると記録用
紙１２とインクシート１１とは同時に矢印方向に移送さ
れる。

サーマルへラド１０は第６図（Ｂ）に示すように多層構
造となっている。すなわち、基板１０５上にクレーズ層
１０４、発熱体１０３、電極１０２が層構造に設けられ
、記録用紙と接触する面には保護層１０１が設けられる
。なお、１０６は放熱板である。

このようなサーマルへラドはその内部に熱を蓄積する。

即ち、 ■　グレーズ層１０４におけるミリ秒オーダでの高速の
蓄熱現象゛と、 ■　グレーズ層１０４及び基板１０５における秒オーダ
での中速の蓄熱現象と、 ■　グレーズ層１０４、基板１０５及び放熱板１０６を
含むサーマルヘッド全体における分オーダでの低速の蓄
熱現象、 が見られる。

この蓄熱の内、文字等を高速に２値記録する場合には、
高速蓄熱が大きな問題となる。

通常、ライン記録周期は、１〜２ミリ秒程度であり、高
速蓄熱の時定数よりも短いため、大きな影響を受ける。

また、２値記録では、記録エネルギーが多値記録に比べ
て数分の１と小さく、中速蓄熱は無視できる。

一方、多値記録では、ライン記録周期が、通常３０ミリ
秒乃至１０数ミリ秒であり、高速蓄熱に加えて、中速、
低速蓄熱の影響が大きい。

特に、ライン記録周期が１０数ミリ秒と高速な場合には
、高速及び中速蓄熱の影響は大きく、低速蓄熱の補正に
加えて、高速蓄熱及び中速蓄熱の高精度な補償が不可欠
である。

第７図は従来技術の説明図である。

第７図（Ａ）に示すように、蓄熱補償機能を有する回路
では、低速蓄熱量検出回路２２、高速蓄熱量近似回路２
０、中速蓄熱量近似回路２１の各近似蓄熱量の和を総合
蓄熱量演算回路２３で取り、この総合蓄熱量によって印
加パルス幅算出回路２４ａで記録データＬ対応のパルス
幅を補正し、印加パルス発生回路２４ｂよりサーマルヘ
ッド１０へ出力する。

この低速蓄熱量検出回路２２は、低速蓄熱が分オーダの
現象であるから、サーマルヘッドｌＯの放熱板１０６に
取付けた温度検出素子（例えば、サーミスタ）で構成す
ることができる。

尚、サーマルへラド１０の周囲温度の変化の影響も低速
蓄熱に含まれるため、これも高精度に補正できる。

一方、高速蓄熱及び中速蓄熱は、サーマルヘッド１０基
板内部の現象であるから、外部からセンサ等で高精度に
検出することができない。

このため、特開昭６３−２０９９５６号公報等に示され
るように、高速蓄熱量近似回路２０、中速蓄熱量近似回
路２１を設け、記録データＬを入力とし、演算によって
記録データの履歴から蓄熱量を予測、補償する方法が行
われている。

これによって、２値記録では、高速蓄熱の予測結果と低
速蓄熱量の和、多値記録では、高速及び中速蓄熱の予測
結果と低速蓄熱量との和を総合蓄熱量として用いること
で、主要な蓄熱を同時に補正できる。

即ち、第７図（Ｂ）に示すように、蓄熱量によってサー
マルヘッドの印加パルス幅−記録濃度特性が変化し、同
一パルス幅に対して記録される濃度は蓄熱量と共に増加
する。

これに対し、印加パルス幅を蓄熱量に応じて算出回路２
４ａで変化すれば、蓄熱量にかかわらず記録濃度を一定
りにすることができる。

例えば、印加パルス幅を蓄熱温度がＴｏの時、ｔｏ、Ｔ
’ｔの時、ｔｌ、Ｔ２ではｔｌとする。

濃度以外の記録特性、即ちドツト径、線幅等についても
、全く同様である。

このように、高速蓄熱又は中速蓄熱の予測演算回路２０
．２１と低速蓄熱検出回路（温度検出回路）２２とを併
用し、計算された総合蓄熱量に応じてサーマルヘッド１
０の印加パルス幅を増減することで、サーマルヘッド１
０の全ての蓄熱を高精度に補正できる。

ところで、高速蓄熱に関しては、通常４〜８ライン前ま
での印字データの履歴が影響し、各ドツト毎に演算する
必要がある。

このため、従来は、各ドツト毎に、例えば８ライン手前
までの印字データに対し各々指数函数を用いて蓄熱量を
演算して、その和を高速蓄熱量とする方法や、予め８ラ
イン手前までの全てのデータの組合わせに対する蓄熱量
を計算しておき、ＲＯＭに格納して、８ラインのデータ
によってＲＯＭから対応する蓄熱量を引き出す方法が用
いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

２値記録の場合では、各ドツトはオンかオフかの２状態
しかとらないため、蓄熱量の演算はさほど複雑でない。

しかしながら、多値記録の場合には、各ドツトが取りう
る濃度レベルの数が通常１６〜２５６と多いため、その
履歴の組み合わせは無限にある。

このため、高速蓄熱量の演算には複雑で大規模な回路を
要するという問題があった。

特に、高速蓄熱の演算には、ライン記録周期（例えば１
０数ミリ秒）の間に全てのドツト（例えば２０００ドツ
ト）の蓄熱演算を行わなくてはならず、高速性が要求さ
れ、高速回路を要し、高価格の原因となるという問題も
あった。

また、ＲＯＭに格納しておく方法では、例えば自然画を
記録するフルカラープリンタでは、各ドツトのレベル数
は通常６４レベル以上であるから、８ライン分のデータ
の全ての組合わせの数は、６４”　＝２．８　Ｘ　１０
”と途方もない組合わせ数となり、極めて大規模なＲＯ
Ｍを要するという問題もあった。

従って、本発明は、高速蓄熱演算に必要な回路規模を減
少し、安価に構成することができるサーマルヘッドの駆
動回路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〕

第１図は本発明の原理図である。

本発明の請求項（１）は、駆動信号によりサーマルヘッ
ド１０の各発熱体を加熱駆動して、記録体に記録を行う
サーマルプリンタにおいて、各発熱体毎に、印加された
印字データの履歴に基づき、各駆動信号印加時点での平
均印字データを算出する回路２００と、該平均印字デー
タに応じた各発熱体の蓄熱量に変換する回路２０１と、
該蓄熱量に基づいて該発熱体に印加すべきパルス幅を制
御する回路２４とを有するものである。

本発明の請求項（２）では、請求項（１１において、前
記算出回路２００は、前記平均印字データとして、各発
熱体毎の所定ライン数の印字データの相加平均を算出す
るものである。

本発明の請求項（３）では、請求項（１）において、前
記算出回路２００は、前記平均印字データとして、各発
熱体毎の所定ライン数の印字データに対応する印加パル
ス幅の相加平均を算出するものである。

〔作用〕

本発明では、各階調画像出力の次の性質を利用する。

■　多階調画像では、画像の濃度はめったに急変しない
。

■　急変した場合でも、変化点付近での濃度誤差は余り
問題とならない。通常人間の視覚の輪郭補正によって、
変化点付近での濃度は変化してしま゛うためである。

■　人間の視覚特性上、濃度変化は広い面積の領域（通
常数龍角以上）でのみ目立つ。

特に、多階調フルカラー画像では、この傾向が大である
。

このことから、同一濃度が連続している場合に対して厳
密な演算が行えるならば、濃度が変化している場合に多
少演算精度が低下しても、その影響は少ないことが分か
る。

そこで、各ラインの濃度変化があっても、各ラインを平
均濃度が連続している場合と同等であるから、各ライン
の濃度データの変化にかかわらず、その平均値が連続し
ているものに置き代えるものである。

即ち、本発明では、各ラインの濃度データの変化にかか
わらず、これらの平均データを算出し、平均データに対
する蓄熱量を高速蓄熱量とするものである。

これによって、演算の場合は、演算が簡単になり、回路
規模を減少し、高速性も要求されず、安価な構成が可能
となる。

又、ＲＯＭ化しても、要する容量は階調数のワード分で
済み、例えば８ラインとすると、回路規模を１／８にで
き、安価に構成できる。

過去のｎ（＝８）回の印字データの平均値だけしか考慮
しない方式であるが、前述の■により、画像の大部分に
対しては精度良く蓄熱補正が行える。

又、濃度が変化する部分では、当然蓄熱補正精度が低下
するが、前述の■、■により、画像再現上大きな問題と
ならない。

更に、平均値算出のデータを印字データとすると、平均
値は印字データの階調数分となり、ハードウェアをより
削減できる。

又、平均値算出のデータを印加パルス幅とすると、より
正確な高速蓄熱量が得られる。

〔実施例〕

（ａ）　　一実施例の説明 第２図は本発明の一実施例構成図、第３図はその高速蓄
熱量近似回路の構成図、第４図はそのＲＯＭの構成図で
ある。

図中、第１図及び第７図で示したものと同一のものは、
同一の記号で示しである。

第２図に示すように、高速蓄熱量近似回路２０は、８ラ
イン分の印字データを保持するラインバッファ２００ａ
と、過去８ラインの印字データの平均値Ｌ１を算出する
平均値算出回路２００ｂと、平均値Ｌ１に対応する高速
蓄熱量を格納した高速蓄熱量近似ＲＯＭ　（以下ＲＯＭ
という）２０１から成り、高速蓄熱量近似ＲＯＭ２０１
の出力が高速蓄熱量Ｈｈを与える。

総合蓄熱量演算回路２３は、この高速蓄熱量Ｈｈと、別
途中速蓄熱量近似回路２１で計算された中速蓄熱量と、
低速蓄熱量検出回路２２で検出された低速蓄熱量とを加
算し、その時点での蓄熱量１−１　ａを算出するもので
ある。

印加パルス幅算出回路２４ａには、任意の蓄熱量Ｈａに
対する印加パルス幅−記録濃度曲線がテーブルとして与
えられている。

例えば、印加パルス幅と記録濃度（データ）の関係が第
５図のようになっているとすると、曲線ａｂ及び曲線ｃ
ｄは、それぞれ蓄熱が最小及び最大の場合であり、過去
に連続印字した階調レベルがそれぞれ０及び６３の場合
に対応する。

従って、印加パルス幅算出回路２４ａは、総合蓄熱量演
算回路２３によってその時点での蓄熱量が与えられると
、印加パルス幅が算出できる。

印加パルス発生回路２４ｂは、算出された印加パルス幅
の印加パルスを発生し、サーマルヘッド１０へ出力する
ものである。

尚、印加パルス発生回路２４ｂは、特開昭６２１２０１
６５号公報、印加パルス幅算出回路２４ａ、総合蓄熱量
演算口２３及び中速蓄熱量近似回路２１は特開昭６３−
２０９９５６号公報等にて詳述されているので、ここで
は詳述しない。

第３図において、８ライン分のラインバッファ２００ａ
は、シリアル接続された各１ライン分の８本のＦ　Ｉ　
Ｆ　Ｏ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　０ｕｔ）メモ
リＦＩＦＯＩ〜８から成り、６４階調（６ビツト）の記
録データが入力されるものである。

平均値算出回路２００ｂは、７つの加算器１〜７で構成
され、加算器１〜４の各々は、各々ＦＩＦ０１と２．３
と４．５と６．７と８の出力を加算し、加算器５．６は
各々加算器１と２．３と４の出力を加算し、加算器７は
加算器５と６の出力を加算するものである。

加算器７の出力は、１〜８ライン前の記録データの平均
値の８倍であるから、平均値を出すには、加算器７の出
力を３ビット分シフトし、ＲＯＭ２０１に入力すればよ
い。

ＲＯＭ２０１（蓄熱量変換回路）は、第４図に示すよう
に、０〜６３の平均印字データに対する蓄熱ＩＨｈ　ｏ
　−Ｈｈｂ３（平均値で８ライン連続駆動した時のもの
）がテーブルとして格納されているものであり、６４ワ
一ド分で済む。

従って、あるドツトの記録データが入力されると、ＦＩ
ＦＯＩ、２の１ライン、２ライン前のそのドツトの記録
データが加算器ｌへ入力され、加算される。同時に、Ｆ
ＩＦＯ３，４のライン、４ライン前のそのドツトの記録
データが加算器２へ入力され、加算され、ＰＩＦＯ５，
６の５ライン、６ライン前のそのドツトの記録データが
加算器３へ入力され、加算され、ＦＩＦＯ７，８の７ラ
イン、８ライン前のそのドツトの記録データが加算器４
へ入力され、加算される。

更に、加算器１と２の出力は加算器５で、加算器３と４
の出力は加算器６で加算された上で、加算器５と６の出
力が加算器７で加算され、１〜８のライン前の記録デー
タの平均値の８倍の出力が得られる。

そして、加算器７の出力（９ビツト）の下位３ビツトを
カットした残りの上位ビットである平均値でＲＯＭ２０
１をアクセスし、平均値対応の高速蓄熱量をＨｈを得る
。

このようにして、各発熱体の８ライン分の印字データを
相加平均して、これによってＲＯＭ２０１をアクセスし
、高速蓄熱量を得るので、回路規模は大幅に削減でき、
コストダウンに寄与し、演算速度も向上する。

（ｂ）　　他の実施例の説明 上述の実施例の他に、本発明は次のような変形が可能で
ある。

■　上述の実施例では、高速蓄熱量近似回路の入力デー
タとして記録データを用いたが、高速蓄熱の近似には、
記録データのレベル値の平均よりも、発熱体への印加パ
ルスの平均値の方が精度的に適しており、これを用いて
もよい。

但し、記録データは通常６ビツトなのに対して、印加パ
ルスは８〜１２ビツトであり、ＦＩＦＯ１加算器、ＲＯ
Ｍの規模は若干大きくなる。

■　平均値Ｌ１から蓄熱量Ｈｈへの変換をＲＯＭ２０１
のテーブルによって行っているが、これをＡＬＵ　（演
算回路）で行ってもよい。

■　多階調の例で示しであるが、モノクロでもフルカラ
ーであっても、どちらにも適用できる。

■　熱転写形の例で示したが、サーマルプリント用紙を
用いる形式のものであってもよい。

■　階調数を６４段階で説明したが、何段階であっても
よい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、次の効果を奏する
。

■　多階調画像の性質を利用して、所定ライン数の平均
値で高速蓄熱量を得ているので、回路規模が大幅に削減
でき、コストダウンに寄与できる。

■　高速演算が可能であり、多階調、特にフルカラーに
も対応できる。

■　請求項（２）では、平均値算出データを印字データ
とすることにより、ハードウェアをより削減できる。

■　請求項（３）では、平均値算出データを印加パルス
幅とすることにより、より正確に蓄熱量を算出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は第２図の高速蓄熱量近似回路の構成図、第４図
は第２図のＲＯＭの構成図、 第５図は第２図の印加パルス幅算出説明図、第６図はサ
ーマルプリンタの説明図、 第７図は従来技術の説明図である。 図中、１０−サーマルヘッド、 ２００−・平均データ算出回路、 ２０１・−・蓄熱量変換回路、 ２４−・−印加パルス幅制御回路。 特許出願人　　　富士通株式会社 代理人弁理士　　山　谷　晧　築 本楚日月の１し理口口 第１図 一良施り・１ａ成閲 第２図 ＡＩｔｂ　＜ ＲＯＭｊｎ構六図 第構図 図加ハ０ルス幅算本ν〔明の 第５図 （Ａ） （Ｂ） ィ泉護清　Ａクノ サーマルレフ０リンタ１７１−と朗目 第６図 恢莱技州１説用図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動信号によりサーマルヘッド（１０）の各発熱
   体を加熱騒動して、記録体に記録を行うサーマルプリン
   タにおいて、 各発熱体毎に、印加された印字データの履歴に基づき、
   各駆動信号印加時点での平均印字データを算出する回路
   （２００）と、 該平均印字データに応じた各発熱体の蓄熱量に変換する
   回路（２０１）と、 該蓄熱量に基づいて該発熱体に印加すべきパルス幅を制
   御する回路（２４）とを有することを 特徴とするサーマルヘッドの駆動回路。
2. （２）前記算出回路（２００）は、前記平均印字データ
   として、各発熱体毎の所定ライン数の印字データの相加
   平均を算出することを 特徴とする請求項（１）記載のサーマルヘッドの駆動回
   路。
3. （３）前記算出回路（２００）は、前記平均印字データ
   として、各発熱体毎の所定ライン数の印字データに対応
   する印加パルス幅の相加平均を算出することを 特徴とする請求項（１）記載のサーマルヘッドの駆動回
   路。