JPH0467959A - サーマルヘッド駆動装置 - 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〕 サーマルプリンタに使用するサーマルヘッド駆動装置に
関し、 如何なる言己録パターンを印字しても過去の印字履歴に
左右されずに一定の印字特性が得られるように制御する
ことを目的とし、 記録信号によりサーマルヘッドの発熱体を加熱して用紙
に記録を行うサーマルプリンタにおいて、記録周期にお
けるサーマルヘッド発熱体の蓄熱量を算出する蓄熱量演
算手段と、該記録周期において該蓄熱量に応じて発熱体
に印加すべきパルス幅を記憶する第１の記憶手段と、該
記録周期とは異なる記録周期における発熱体に印加すべ
きパルス幅の最大値及び最小値を記憶する第２の記憶手
段と、該蓄熱量演算手段からの蓄熱量を入力し、該第１
及び第２の記憶手段を参照して近似蓄熱量を算出する蓄
熱量近似手段とを備え、該第１の記憶手段の蓄熱量とパ
ルス幅及び該第２の記憶手段のパルス幅の最大値と最小
値に基づき、該記録周期におけるサーマルヘッド発熱体
の蓄熱量を算出するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はサーマルプリンタに使用するサーマルヘッド駆
動装置に関する。

発熱体を利用して文字等の情報を記録するサーマルプリ
ンタには感熱記録方式と熱転写記録方式がある。前者は
熱により変色する記録用紙に直接サーマルヘッドを接触
させつつ発熱体を加熱して記録用紙を情報に従って変色
させることにより記録する方式である。一方、後者はサ
ーマルヘッドによりインクを加熱して溶融あるいは昇華
させ、これを記録用紙に転写して記録する方式である。

また、発熱体の走査方式では、ライン記録方式とシリア
ル記録方式に大別される。高速記録には前者のライン記
録方式が多く用いられ、低速記録には後者のシリアル記
録方式が用いられる。

これらのサーマルプリンタにおいては、サーマルヘッド
の発熱体に蓄熱作用があるために周囲温度の影響を大き
く受け、従って、周囲温度の変化により生じる記録濃度
の変動を補償する手段が要望されている。

〔従来の技術〕

第７図はライン記録方式の熱転写記録装置の要部構成図
である。サーマルヘッド７１はインクシート７２、記録
用紙７３を介してプラテン７４と対向している。インク
シート７２は熱溶融性であり、サーマルヘッド７１によ
り加熱することによりインクが溶融し、用紙７３に転写
される。サーマルヘッド７１は紙面と垂直方向に配列さ
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インクシート７２と用紙
７３は同時に矢印方向に移送される。

第８図はサーマルヘッドの要部構成図である。

サーマルヘッド７１は図示のように多層構造になってい
る。即ち、基板８５上にグレーズ層８４、発熱体８３、
電極８２、保護層８１が積層されている。なお、８６は
放熱板である。

このような構成のサーマルヘッドは、その宍５に以下の
ような発熱体で発生する熱を蓄積する現象が起きる。即
ち、 ■グレーズ層８４における「ミリ秒」オーダでの高速の
蓄熱現象、 ■グレーズ層８４及び基板８５における「秒」オーダで
の中速の蓄熱現象、 ■グレーズ層８４、基板８５及び放熱板８６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、 である。

この内、■の蓄熱現象は文字等を高速に２値で記録する
場合に大きな問題となる。これは通常、ライン記録周期
は１〜２ミリ秒程度であり、高速の蓄熱現象の時定数と
ほぼ同じなため影響が大きくなる。また、２値記録では
多値記録に比べて記録エネルギが数分の１と小さく、■
にょる蓄熱現象を無視することができる。

一方、多値記録ではライン記録周期は通常、３０ミリ秒
以上であり、最高速のもので１０数ミリ秒なので、■の
高速の蓄熱現象は無視することができるが、■、■の影
響は大きくなる。特に、ライン記録周期が１０数ミリ秒
と高速な場合には■の中速の蓄熱現象の影響は極めて大
きく、後述する■の蓄熱現象に対する補償に加えて■の
蓄熱現象に対する補償が重要である。

この蓄熱現象はサーマルヘッド基板内部の現象であるか
ら、外部からセンサ等で検出することは難しく、そのた
め予測演算により記録データの履歴から蓄熱量を補償す
る方法が既に提案されている。

■の低速の蓄熱現象については、分オーダの低速での蓄
熱現象であるから、サーマルヘッドの放熱板に取り付け
た温度検出素子にて精度良く検出することができる。２
値記録では■と■の予測結果との和、多値記録では■と
■の予測結果との和を総合蓄熱量として用いることによ
り同時に補償することができる。なお、サーマルヘッド
の周囲温度の変化の影響も■に含まれるたｔ、これも高
い精度で補償することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

記録周期が一定の場合には上述のようにすべての蓄熱を
高い精度で補正することができる。記録周期が可変の場
合にも原理的には蓄熱演算のすべてのパラメータを記録
周期の関数として捉えれば全ての蓄熱を高い精度で補正
できるはずである。

しかし、記録周期が可変の場合には一般に、蓄熱の予測
演算はかなり複雑であり、そのパラメータを全て記録周
期の関数として与える回路は非常に膨大なものになり、
コスト的な問題があった。

このように、全ての記録周期に対して蓄熱予測演算を行
うのは非常に難しいという事情から、前述の記録周期が
一定の場合に限定されてしまい、その結果、プリンタの
周囲温度が低い場合には不必要に低速での記録を強いら
れていた。また、プリンタの周囲温度が高い場合には記
録速度が速すぎるためサーマルヘッドの温度が直ちに上
限を越えてしまい、冷却のため記録を中断しなければな
らないことが多かった。

この対策として、一般に蓄熱量に応じて印加パルス幅を
増減しその結果記録濃度を一定に保持する方式は知られ
ている。

そこで、本発明の目的は、最終制御値である印加パルス
幅に着目し、蓄熱演算はある一定の記録周期に対して行
い、この結果を任意の記録周期における近似値に変換す
ることにより、如何なる記録パターンを印字しても過去
の印字履歴に左右されずに一定の印字特性が得られるよ
うに制御することができるサーマルヘッド駆動装置を提
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。

本発明は、記録信号ＤＡによりサーマルヘッドの発熱体
を加熱して用紙に記録を行うサーマルプリンタにおいて
、記録周期Ｔ。におけるサーマルヘッド発熱体の蓄熱量
Ｈａを算出する蓄熱量演算手段１１と、該記録周期Ｔ０
において該蓄熱量Ｈａに応じて発熱体に印加すべきパル
ス幅Ｐ。を記憶する第１の記憶手段１２と、該記録周期
Ｔ。とは異なる記録周期Ｔ１における発熱体に印加すべ
きパルス幅の最大値Ｐｍａｘ及び最小値Ｐｍ１ｎを記憶
する第２の記憶手段１３と、該蓄熱量演算手段からの蓄
熱量）１ａを人力し、該第１及び第２の記憶手段を参照
して近似蓄熱量Ｈ１を算出する蓄熱量近似手段１４とを
備え、該第１の記憶手段の蓄熱量）１ａとパルス幅Ｐ。

及び該第２の記憶手段のパルス幅の最大値Ｐｍａｘと最
小値Ｐｍ１ｎに基づき、該記録周期Ｔ１におけるサーマ
ルヘッド発熱体の蓄熱量Ｈｉを算出することを特徴とし
、具体的には、該記録周期Ｔｉにおけるサーマルヘッド
発熱体の蓄熱量Ｈｉは、蓄熱量Ｈａの最大値におけるパ
ルス幅Ｐｏｍａｘ　、ｌ！：蓄熱量Ｈａの最小値におけ
るパルス幅Ｐｏｍ１ｎとの差により直線近似して算出し
、そして、該蓄熱量（Ｈｉ）は、下式、 ｆｌ＝Ｐｍａｘ−（Ｐｍａｘ　−Ｐｍｉｎ）（Ｐｏｍａ
ｘ　−Ｈａ）／（Ｐｏｍａｘ−Ｐｏｍｉｎ） により算出し、 さらに、該第２の記憶手段１３は、最低記録濃度レベル
に対応するパルス幅Ｐｍａｘ’　及びｐｍｉｎ”　を記
憶する最低記録濃度記憶手段と、最高記録濃度レベルに
対応するパルス幅Ｐｍａｘ”及びＰｍ１ｎ”′を記憶す
る最高記録濃度記憶手段と、任意の記録濃度レベルに対
応するパルス幅Ｐｍａｘ及びｐｍｉｎを、各パルス幅Ｐ
ｍａｘ’　、　Ｐｍ　ｉｎ’　、　Ｐｍａｘ”　、　Ｐ
ｍ１ｎ”　、　Ｐｏｍａｘ、　Ｐｏｍ＋ｎに基づき算出
する算出手段を有する。

〔作用〕

第１の記憶手段の蓄熱量Ｈａとパルス幅Ｐ。及び第２の
記憶手段のパルス幅の最大値Ｐｍａｘと最小値Ｐｍ１ｎ
を参照し、記録周期Ｔ１におけるサーマルヘッド発熱体
の蓄熱最旧を算出するもので、記録周期Ｔ１におけるサ
ーマルヘッド発熱体の蓄熱量Ｈ１は、蓄熱量Ｈａの最大
値におけるパルス幅Ｐｏｍａｘと蓄熱量Ｈａの最小値に
おけるパルス幅Ｐｏｍ１ｎとの差により下記の式、 Ｈｉ＝Ｐｍａｘ−（Ｐｍａｘ　−Ｐｍｉｎ）（Ｐｏｍａ
ｘ　−Ｈａ）／（Ｐｏｍａｘ−Ｐｏｍｉｎ） により直線近似して算出する。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例ブロック図である。

第２図において、ＤＡは記録するデータ、Ｔは記録周期
、ＴＨはサーマルヘッドである。また、２１は印加パル
ス幅算出回路、２２は蓄熱量演算回路、２３はＲＯＭで
構成される第１の記憶手段である第１のテーブノベ２４
は同様にＲＯＭで構成される第２の記憶手段である第２
のテーブノベ２５は蓄熱量近似回路、２６は印加パルス
発生回路である。そして、蓄積近似回路２５の出力順は
記録周期Ｔ１におけるサーマルヘッド発熱体の蓄熱量で
ある。

印加パルス算出回路２１は、特願昭第６２−１２０１６
５号公報に記載のように、所定のしきい値によって記録
データＯＡを印加すべき記録周期で細分化し各微小記録
周期内で記憶トーンに対応する階調データを一義的に２
値化し、このしきい値と階調データを比較した後、各階
調レベルに対して記録パルス幅を単調増加し補助パルス
幅は単調減少する。

具体的には第６図図示のように要部は加減算器である。

蓄熱量演算回路２２は、特願昭第６２−０４４６５７号
公報に記載のように、階調数、記録周期、記録周期開始
直前の予測温度で対応付けした加熱量テーブルと、この
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、記録周期で対応付けした熱時定数テーブルと、予
測温度と雰囲気温度の差値を得る減算器等で構成される
。

第１のテーブル２３及び第２のテーブル２４には、後述
するように、記録濃度と印加パルス幅の関係を示すテー
ブルが格納されている。

第３図はサーマルヘッドの印加パルス幅Ｐと記録濃度り
の関係の特性曲線である。図示のように、印加パルス幅
Ｐ。、Ｐ＋　、　Ｐ２の各々において、同一の印加パル
ス幅では言己録濃度りはサーマルヘッド蓄熱温度ｔ。＋
　　　ｌ＋　　ｔ２　と共に変化する。逆に、を 記録濃度りはサーマルヘッド蓄熱温度がｔ。、ｔｌ、　
ｔ２と変化しても印加パルス幅を変化させれば一定にす
ることができる。即ち、印加パルス幅Ｐを蓄熱温度ｔに
対応して変化させれば記録濃度りを一定に保持すること
ができる。

第４図（ａ）〜（Ｃ）は、記録周期が中間の場合（ａ）
と、長い場合（ｂ）と、短い場合（Ｃ）の印加パルス幅
と記録濃度の関係を示し特性曲線である。

（ａｌにおいて、この曲線ａ−ｂ、　ｃ−ｄは記録周期
がわ〕と（Ｃ）の中間の場合である。任意の蓄熱量Ｈａ
に対する印加パルス幅−記録濃度曲線は第２図のテーブ
ルに格納されるが、（ａ）の曲線は第１のテーブル２３
に格納される。第２図の蓄熱量演算回路２２はその時点
での蓄熱量に対応する曲線をテーブルから選択し印加パ
ルス幅を算出する。

ら）において、この場合は記録周期が長くなった場合で
、各曲線ａ’　−ｂ’　、　ｃ’　Ｊ’　　の間隔が狭
いことからも明らかなように蓄熱は全般的に減少する。

このとき、曲線ａ’　−ｂ’　　及び曲線ｃ’　−ｄ’
　　はそれぞれ蓄熱量が最小及び最大の場合であり、最
小の場合は印加パルスが単発であり、最大の場合は印加
パルスが連続（無限個）の場合に対応する。そこで、全
ての記録周期に対する曲線ａ’　−ｂ’　　及び曲線ｃ
’　−ｄ”のみを予めテーブル化し、第２のテーブル２
４に格納することにより、曲線ａ’　−ｂ’　及び曲線
ｃ’　−ｄ’　　に対して、曲線ａ−ｂ及び曲線ｃ−ｄ
　、蓄熱量Ｈａの位置関係と同一の位置関係を与えるよ
うな近似的蓄熱最旧を容易に算出することができる。

（Ｃ）において、この場合は記録周期が短い場合である
。各曲線の間隔が比較的大きいことからも明らかなよう
に蓄熱は全般的に増大する。この場合も前述と同様に、
蓄熱量演算回路２２、第１及び第２のテーブル２３，２
４、蓄熱量近似回路２５を用いて蓄熱量の算出が可能で
ある。

第５図は第２図の蓄熱量近似回路２５の詳細ブロック図
、第６図は第２図の印加パルス幅算出回路の要部構成図
である。記録濃度レベルＬに対応する曲線ａ−ｂ上の点
をＬａｂ、曲線針ｄ上の点をＬａｄ　。

曲線ａ’　−ｂ’　　上の点をｌａ’ｂ’　　、曲線Ｃ
″−ｄ”　上の点をＬｃ’ｄ’　、蓄熱量をＨａ、印加
パルス幅をＰｗとすると、近似した蓄熱最旧と印加パル
ス幅Ｐｗは以下の式で与えられる。

、’、　　Ｈ＋　　＝Ｌａ’ｂ’ −（Ｌａ’　ｂ’　　−Ｌｃ’　ｄ）（Ｌａｂ　−Ｈａ
）／（Ｌａｂ−Ｌｃｄ）　　　　　　　　・・・（１）
Ｐｗ　＝Ｌａ’ｂ’　　−Ｈ＋　　　　　　　・・・（
２）明らかなように、第５図、第６図回路は上記の式（
１）、（２）を回路化した構成である。

第５図の５１．５２．５３．５６は減算器、５４は乗算
器、５５は除算器である。また、第６図の６１は加減算
器である。これらの減算器、乗算器、除算器により式（
１）、（２）を演算し蓄熱量Ｈ１を出力する。

本実施例の蓄熱量近似回路２５は図示のように構成が簡
素化されており動作速度も速い。しかし回路素子数が多
くなる難点がある。そこで、動作速度を多少犠牲にする
場合には乗算器（算術演算ユニッ）　（ＡＬｔｌ））５
４の人出力を逐次切り換えるようにして、Ａｌｔｌ　　
１個とレジスタ、マルチプレクサにより安価に回路構成
できる。さらに、式（１）では直線近似しているが、本
発明の蓄熱量の近似方法はこれに限定されない。

本実施例では曲線ａ’　−ｂ’　　及び曲線ｃ’　−ｄ
’　　の記憶方法として、全ての記憶濃度レベルＬに対
応する曲線ａ−ｂ上の点Ｌａｂと曲線ｃ−ｄ上の点Ｌｃ
ｄを第１のテーブル（ＲＯＭ）　　に、全ての記憶濃度
レベルしに対応する曲線ａ’　−ｂ’　　上の点Ｌａ’
　ｂ’　　と曲線ｃ’　−ｄ’　　上の点Ｌｃ’　ｄ’
　　を第２のテーブル（ＲＯＭ）　　に、それぞれ記憶
させている。

しかし、第２のテーブルについてはこれに限定されるも
のではなく、濃度レベルＬの最小値及び最大値に対する
Ｌａ’　ｂ’　　とＬｃ’　ｄ’　　から算出すること
もできる。この場合、回路は若干複雑になるが、メモリ
に書き込むＬａ’　ｂ’　　とＬｃ’　ｄ’　　の数が
桁違いに少なくなるため、測定に要する時間を大幅に短
縮することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、一般に回路規模
の大きい蓄熱演算回路を複雑化することなく、広範囲の
記録周期に対してサーマルへラドの蓄熱量を高い精度で
算出することができ、記録濃度レベルを正確に制御する
ことができる。この結果、プリンタの周囲温度が低い場
合に記録速度を高速化すると共に消費電力を節約するこ
とができ、プリンタの周囲温度が低い場合に記録速度を
落とすことによりサーマルヘッドの温度上昇による記録
中断を防止することができるようになり、プリンタの信
頼度を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明のサーマルヘッド駆動装置の一実施例ブ
ロック構成図、 第３図はサーマルヘッドの印加パルス幅と記録濃度の関
係を示す特性曲線、 第４図（ａ）〜（Ｃ）は各記録周期における印加パルス
幅と記録濃度の関係を示す特性曲線、 第５図は第２図の蓄熱量近似回路の詳細ブロック図、 第６図は第２図の印加パルス算出回路の要部構成因、 第７図はライン記録方式の熱転写記録装置の要部構成図
、及び 第８図はサーマルヘッドの要部構成図である。 ８４・・・グレーズ層、 ８５・・・基板、 ８６・・・放熱板。 （符号の説明） ２１・・・印加パルス算出回路、 ２２・・・蓄熱量演算回路、 ２３・・・第１のテーブル、 ２４・・・第２のテーブノベ ２５・・・蓄熱量近似回路、 ２６・・・印加パルス発生回路、 ５１〜５３．５６゜ ６１・・・加減算器、 ５４・・・乗算器、 ５５・・・除算器、 ７１・・・サーマルヘッド、 ７２・・・インクシート、 ７３・・・記憶用紙、 ８３・・・発熱体、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録信号（ＤＡ）によりサーマルヘッドの発熱体を
   加熱して用紙に記録を行うサーマルプリンタにおいて、 記録周期（Ｔ＿０）におけるサーマルヘッド発熱体の蓄
   熱量（Ｈａ）を算出する蓄熱量演算手段（１１）と、該
   記録周期（Ｔ＿０）において該蓄熱量（Ｈａ）に応じて
   発熱体に印加すべきパルス幅（Ｐ＿０）を記憶する第１
   の記憶手段（１２）と、 該記録周期（Ｔ＿０）とは異なる記録周期（Ｔｉ）にお
   ける発熱体に印加すべきパルス幅の最大値（Ｐｍａｘ）
   及び最小値（Ｐｍｉｎ）を記憶する第２の記憶手段（１
   ３）と、該蓄熱量演算手段からの蓄熱量（Ｈａ）を入力
   し、該第１及び第２の記憶手段を参照して近似蓄熱量（
   Ｈｉ）を算出する蓄熱量近似手段（１４）とを備え、該
   第１の記憶手段の蓄熱量（Ｈａ）とパルス幅（Ｐ＿０）
   及び該第２の記憶手段のパルス幅の最大値（Ｐｍａｘ）
   と最小値（Ｐｍｉｎ）に基づき、該記録周期（Ｔｉ）に
   おけるサーマルヘッド発熱体の蓄熱量（Ｈｉ）を算出す
   ることを特徴とするサーマルヘッド駆動装置。 ２、該記録周期（Ｔｉ）におけるサーマルヘッド発熱体
   の蓄熱量（Ｈｉ）は、蓄熱量（Ｈａ）の最大値における
   パルス幅（Ｐｏｍａｘ）と蓄熱量（Ｈａ）の最小値にお
   けるパルス幅（Ｐｏｍｉｎ）との差により直線近似して
   算出する請求項１に記載のサーマルヘッド駆動装置。 ３、該蓄熱量（Ｈｉ）は、下式、 Ｈｉ＝Ｐｍａｘ−（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）（Ｐｏｍａｘ
   −Ｈａ）／（Ｐｏｍａｘ−Ｐｏｍｉｎ） により算出する請求項２に記載のサーマルヘッド駆動装
   置。 ４、該第２の記憶手段は、最低記録濃度レベルに対応す
   るパルス幅（Ｐｍａｘ’）及び（Ｐｍｉｎ’）を記憶す
   る最低記録濃度記憶手段と、最高記録濃度レベルに対応
   するパルス幅（Ｐｍａｘ”）及び（Ｐｍｉｎ”）を記憶
   する最高記録濃度記憶手段と、任意の記録濃度レベルに
   対応するパルス幅（Ｐｍａｘ）及び（Ｐｍｉｎ）を、各
   パルス幅（Ｐｍａｘ’）、（Ｐｍｉｎ’）、（Ｐｍａｘ
   ”）、（Ｐｍｉｎ”）、（Ｐｏｍａｘ）、（Ｐｏｍｉｎ
   ）に基づき算出する算出手段を有する請求項１に記載の
   サーマルヘッド駆動装置。