JPH04292956A - サーマルヘッドの通電制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はサーマルヘッドを用い
たプリンタに関し、特にサーマルヘッドの印字画質の安
定化たとえば印字周期の変動に対する印字濃度の安定化
や印字履歴に対する印字濃度の安定化に用いられる通電
時間制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルヘッドは、外部から入力された
印字データと通電制御信号に応じて、発熱素子を選択的
に発熱させ、所望の印字パターンを感熱紙等の記録媒体
上に記録するものである。感熱記録の問題点の一つは発
熱素子の熱応答が遅い為記録速度が変ると、蓄熱の為、
印字画質が一定に保てないことである。

【０００３】この為、図１１に示すように印字画質（印
字濃度）を一定に保つ為には記録周期に応じて、発熱素
子に与えるエネルギーを変えてやる必要があった。（１
）

【０００４】・印字周期を検知し、それに応じて長周
期になる程、多くの印字エネルギーを与えるよう、通電
時間等を制御する。 ・印字周期によらず一定周期で発熱素子に予熱を与え、
発熱素子の非印字時の温度を一定に保っておく。 また、特に例えば印字周期が２．５ｍｓ以下の高速記録
になると、発熱素子毎に発熱素子の印字履歴を記憶して
おき、その印字履歴に応じて、発熱素子に与えるエネル
ギーを制御する必要があった。（２）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この為、（１）の場合
は、Ｌｉｎｅｓｙｎｃ．信号（印字開始タイミング）か
ら印字周期を図１２の検知回路１０１で検知し、予め設
定された“印字周期対印加エネルギー”のデータテーブ
ル１０２より当該印字周期に対する印加エネルギーを出
力し、通電時間制御回路１０３で、サーマルヘッドへの
入力を決定するというような回路構成が一般的である。

【０００６】この場合の課題は、 ａ）　　印字周期を検知する必要がある。 ｂ）　　印字周期と印加エネルギーの関係を予め求めて
おかなければならない。等であり、もちろん回路を構成
する上で、ａ）、ｂ）に対応するコストが発生する。

【０００７】上記の（２）に対しては、図１３に示すよ
うにまず発熱素子毎の印字履歴（１ライン前、２ライン
前，……の印字データ）をメモリ１１０，１１１，１１
２……に記憶しておき、これらのデータから発熱素子毎
に印加エネルギーを制御する方法が一般的である。

【０００８】一般的には、印加エネルギーを制御するに
は発熱素子への通電時間を制御するが、一般的なサーマ
ルヘッドでは、通電時間を制御する為の信号は複数の発
熱素子に対して１入力である。

【０００９】従って、発熱素子毎に通電時間を制御する
為には、印字データの転送→通電時間制御信号の入力と
いう手順を複数回くり返して、その結果各発熱素子に与
えられる通電時間は、印字データが１（印字有り）の時
に入力された通電時間制御信号のパルス巾の総和で決定
される。

【００１０】したがって、この場合の課題として、ａ）
　　印字履歴を記憶しておく為のメモリが必要になる。 ｂ）　　印字履歴と印加エネルギーの関係を予め設定し
ておく必要がある。 ｃ）　　サーマルヘッドへの印字データの転送回数が増
える為、サーマルヘッドの印字管理の為の時間が増加す
る等である。

【００１１】この発明は印字周期の検知や印字履歴の記
憶を不要とし、回路構成を簡単化し得るとともに、安定
な、かつ高画質の印字を得ることが出来るサーマルヘッ
ドの制御装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、図１に示す
ように通電開始信号の入力によって、出力電圧が上昇し
、この電圧が予め設定された電圧値に達すると電圧が下
降し、この出力電圧の上昇、下降の時定数がサーマルヘ
ッドの発熱素子の昇温、降温の時定数に略一致した電圧
を出力する電圧出力装置と、通電開始信号の入力から電
圧出力装置の出力電圧が設定値に達するまでの間、発熱
素子に通電制御装置とを備えたことを特徴とするサーマ
ルヘッドの通電制御装置である。

【００１３】

【作用】ａは通電開始信号であり、ａが入力されると電
圧出力装置１の出力電圧ｂは、ある時定数で、上昇を始
め、電圧値が設定電圧レベル（ｅ）に達すると、一致信
号ｃの入力によって出力電圧ｂを下降させる。通電時間
制御装置３は、通電開始信号ａの入力から一致信号ｃの
入力までの間、出力信号ｄをイネーブル（ＥＮＡＢＬＥ
）状態にする。

【００１４】ここで印字周期が長い場合（通電開始信号
入力時に電圧出力装置１の出力電圧が初期値まで下って
いる場合）と短い場合（通電開始信号入力時に出力電圧
が下降途中であり、初期値まで下っていない場合）を図
２とともに比較する。

【００１５】（１）　　印字周期が長い時（上記のｔｌ
１）は、電圧ｂは、初期値から立ち上るので、サーマル
ヘッドの通電時間はｔ１となる。

【００１６】（２）　　印字周期が短い時（上記のｔｌ
２＜ｔｌ１）は電圧ｂは初期値より高い電圧から立上る
のでサーマルヘッドへの通電時間はｔ２（＜ｔ１）とな
る。サーマルヘッドの発熱素子の温度は、図２のｂのよ
うに通電時間制御信号ｄに同期して昇温、降温する。

【００１７】一般的にはグレーズドセラミックを基板材
料として用いるが、この場合発熱素子が室温に戻るのに
数十ｍｓｅｃの時間が必要である。

【００１８】従って、印字周期が発熱素子の冷却時間よ
り短い場合には、蓄熱により、印字周期の変動が印字画
質に影響を与える。特に、印字周期が５ｍｓ／ｌｉｎｅ
以下の高速になると、発熱素子毎の印字履歴を考慮して
、印加エネルギーを制御しないと、安定した印字画像は
得られない。

【００１９】ここで、通電時間制御装置３の出力電圧の
上昇下降の時定数を発熱素子の昇温、降温の時定数に略
一致させて、出力電圧が設定値に達することで通電を停
止するようにした本発明の通電制御装置は、発熱素子の
ピーク温度を設定値通りに制御する。従って、発熱素子
のピーク温度を蓄熱の影響によらず一定値に保ち、印字
画質の安定化がはかれる。なお本発明の図１に示した装
置全体を通電制御装置１００で示す。さらにこの発明に
おいては上述の通電制御装置の出力にしたがってサーマ
ルヘッドを駆動して印字濃度を安定化する方法をも提供
する。

【００２０】

【実施例】図３は図１に示した回路の一実施例であり、
Ｄ型フリップフロップ１０のＱ出力端子には抵抗Ｒとコ
ンデンサＣにてなる時定数回路１１が接続され、該時定
数回路１１の出力はアナログコンパレータ１２の一方の
入力端子に接続される。アナログコンパレータ１２の他
方の入力端子には設定電圧１３が印加され、アナログコ
ンパレータ１２の出力端子はインバータ１４を介してフ
リップフロップ１０のクリア端子に接続される。フリッ
プフロップ１０のＱ出力はインバータ１５を介してサー
マルヘッド（図示せず）へ印加される。

【００２１】通電開始信号ａがフリップフロップ１０に
入力されると出力Ｑは、Ｄ入力（Ｈレベル）を出力する
が、コンデンサＣ／抵抗Ｒが負荷となっている為、時定
数回路１１の出力は時定数ＣＲで立上る。この出力電圧
はアナログコンパレータ１２の一方に入力され設定電圧
１３と比較される。

【００２２】コンパレータ１２は両入力を比較して、両
入力が一致した時にフリップフロップ１０の出力をクリ
アする。これによってサーマルヘッドには図２のｄで示
される電圧が印加され、サーマルヘッドは図２のｂに示
されるように昇温と降温する。

【００２３】図４は他の実施例であり、２１は適宜な間
隔のパルスを発する発振器、２２は発振器２１のパルス
を数えるカウンタ、２３はメモリ、２４はフリップフロ
ップである。

【００２４】通電開始信号ａが入力されると発振器２１
は発振を開始し、所定周波数のクロックをカウンタ２２
に入力を始めるとともにフリップフロップ２４は通電時
間制御信号をイネーブルにする。またカウンタ２２はメ
モリの出力データをロードしカウンタ２２は所定のカウ
ント値に達した時にキャリーＣＹ（ｃａｒｒｙ）を出力
し、フリップフロップ２４をリセットすることにより通
電時間制御信号をデイスエーブルにする。ここでメモリ
２３の内容は以下の如くである。（先の実施例のタイミ
ングチャート図２参照）

【００２５】カウント値（メモリのアドレス）Ａのとき
に通電開始信号が入力された場合は、メモリの内容はＡ
がそのまま入っている。カウント値Ｂ（想定される電圧
波形のピークより後）の場合はカウント値Ｂ’が入って
いる。従って、通電開始信号が入力された時、メモリ内
容がカウンタにロードされるので、仮にカウント時ｂの
状態で通電開始信号が入力されると、状態はｂ’に移り
図３に示した実施例の回路と等価となる。

【００２６】実施例に示すように本件の通電制御装置を
用いることにより、印字周期が長い場合には通電時間を
長く、印字周期が短い場合には通電時間を短くすること
ができる。サーマルヘッドは蓄熱の為、同一の印加エネ
ルギーに対しては、印字周期が長くなる程、印字濃度が
低くなる。従って、本件の通電時間制御装置を用い、サ
ーマルヘッドを駆動することにより印字周期の変動に対
し、自動的に印字濃度を一定に保つことができる。

【００２７】サーマルヘッドは、通常印字幅を複数のブ
ロックに分割し、それぞれを時分割的に印字しているの
で、ブロックの数に対応する通電時間制御信号入力をも
つ。この場合の実施例は図６に示す通り、図１に示した
通電制御装置１００を複数個を各サーマルヘッドのブロ
ックに対応して設け、各ブロック別に通電開始信号を印
加すればよい。

【００２８】感熱記録（熱転写印字を含む）においては
記録媒体の感度によって、同一の画質を得る為に発熱素
子に与えるべき印加エネルギーが異なる。図７では記録
媒体Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃの順に感度が高い。

【００２９】従って、発熱素子に与えるべき通電時間は
ｔａ＜ｔｂ＜ｔｃである。図１に示した制御装置では、
予め設定しておく電圧値ｅを高くしておくと通電時間を
長く、低くしておくと通電時間は短くなるので、記録媒
体の感度に応じて、設定電圧値ｅを調整することにより
、印字濃度を一定に保つことができる。

【００３０】その一実施例を図８に示す。記録媒体の種
類によってメモリ５１へのアドレスを選定する。

【００３１】メモリ５１にはアドレスに対応する記録媒
体での設定電圧値が書き込まれている。従って、メモリ
の出力電圧をＤ／Ａ変換５２し、通電制御装置１００の
比較装置２の設定電圧として入力することで、記録媒体
に応じた通電時間の設定ができる。

【００３２】感熱記録の印字濃度は図７のように同一の
駆動条件で印字しても環境温度の影響を受けて変化する
。従ってこれを補正する為には、図９に示すように通電
制御装置１００の比較装置２の設定電圧値を、環境温度
に感応するサーミスタ６１の温度出力信号に応じて制御
するように構成する。

【００３３】この実施例によって環境温度が上ると、サ
ーミスタ６１の抵抗値が下り、本発明の制御装置に入力
される設定電圧も下る。従ってサーマルヘッドの通電時
間は短くなり、印字濃度を環境温度変化に対して安定化
することができる。

【００３４】なおこの発明の通電制御装置１００は、サ
ーマルヘッドの各発熱素子７０につき図１０に示すよう
に設けられる。図１０において７１は発熱素子７０への
通電を制御するトランジスタにてなるドライバ、７２は
アンドゲート、７３はラッチ、７４はシフトレジスタで
ある。

【００３５】図１０においてシフトレジスタ７４にクロ
ック（ＣＫ）に同期して発熱素子７０毎の印字データ（
ＤＩ）を入力する。シフトレジスタ７４の入力が完了す
ると、ＬＡＴを入力し、シフトレジスタ内のデータがラ
ッチ７３へパラレル転送される。アンドゲート７２では
通電時間制御信号（ＳＢ）と印字データの論理積が出力
される。ドライバ７１はゲート回路の出力で発熱素子７
０を駆動する。

【００３６】ドライバ７１の直前に制御装置１００が設
けられており、制御装置１００の出力信号でドライバ７
１がオンオフされる。ここで信号ＳＢは通電時間を決定
するのではなく、通電開始のタイミングを決定するのみ
である。このような構成をとることにより、実施例で述
べた印字周期は単純に印字のライン周期ではなく、発熱
素子毎の発熱周期（印字履歴）を反映することになり、
印字履歴に応じて発熱素子毎に通電時間を制御すること
ができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば通電時間
制御装置３の出力電圧の上昇下降の時定数を発熱素子の
昇温、降温の時定数に略一致させて、出力電圧が設定値
に達することで通電を停止するようにしたから発熱素子
のピーク温度を蓄熱の影響によらず一定値に保ち、印字
画質の安定化がはかれる。

【００３８】従来例のごとく、印字周期を検知すること
なく自動的に印字周期変動に対する印字画質の安定化が
はかれる。

【００３９】簡易な電圧調整によって、記録媒体の感度
に応じて印字画質を調整できることができる。

【００４０】また本制御装置を具備することで、大容量
のメモリをもったり、サーマルヘッドへの制御入力信号
数、データ転送回数等を増すことなく、印字履歴制御に
よって、印字画質の安定化がはかれる。

【００４１】本発明の制御装置をドライブ用ＩＣ、また
はサーマルヘッドとして提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の構成を示すブロック図である。

【図２】　　図１の装置の動作を示すタイムチャートで
ある。

【図３】　　この発明の一実施例を示す回路図である。

【図４】　　他の実施例を示す回路図である。

【図５】　　図４の回路のメモリの要部を示すグラフで
ある。

【図６】　　他の実施例を示す回路図である。

【図７】　　種々の記録紙の通電時間と濃度の関係を示
すグラフである。

【図８】　　他の実施例を示す回路図である。

【図９】　　さらに他の例を示す回路図である。

【図１０】　　サーマルヘッドの各発熱素子毎に示した
この発明の装置の回路図である。

【図１１】　　サーマルヘッドの印字周期と印字エネル
ギーの関係を示すグラフである。

【図１２】　　従来例を示すブロック図である。

【図１３】　　他の従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１　　電圧出力装置 ２　　比較装置 ３　　通電時間制御装置 １０　　フリップフロップ １１　　時定数回路 １２　　アナログコンパレータ １３　　設定電圧 ２１　　発振器 ２２　　カウンタ ２３　　メモリ ２４　　フリップフロップ １００　　通電制御装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　通電開始信号の入力によって、出力電
   圧が上昇し、この電圧が予め設定された電圧値に達する
   と電圧が下降し、この出力電圧の上昇、下降の時定数が
   サーマルヘッドの発熱素子の昇温、降温の時定数に略一
   致した電圧を出力する電圧出力装置と、通電開始信号の
   入力から電圧出力装置の出力電圧が設定値に達するまで
   の間、発熱素子に通電する通電時間制御装置とを備えた
   ことを特徴とするサーマルヘッドの通電制御装置。
2. 【請求項２】　　電圧出力装置がＣＲによる充放電回路
   とアナログコンパレータから成ることを特徴とする請求
   項１記載のサーマルヘッドの通電制御装置。
3. 【請求項３】　　電圧出力装置が、発振器、カウンタ、
   メモリ、から成ることを特徴とする請求項１記載のサー
   マルヘッドの通電制御装置。
4. 【請求項４】　　予め設定すべき電圧値を環境温度によ
   って調整することを特徴とする請求項１記載のサーマル
   ヘッドの通電制御装置。
5. 【請求項５】　　請求項１又は２又は３の通電制御装置
   の出力信号によりサーマルヘッドを駆動することを特徴
   とする感熱記録の印字濃度安定化方法。
6. 【請求項６】　　請求項１又は２又は３の通電制御装置
   の予め設定された電圧値を記録媒体の感度に応じて調整
   することを特徴とする請求項５記載の印字濃度安定化方
   法。