JPH0832455B2 - 感熱記録装置における記録パルス幅制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、サーマルヘッドの各発熱素子（電気抵抗
体）に１発のパルス電力を供給して１画素の記録を行な
う方式の感熱記録装置に関し、特に、記録濃度を安定化
させるための記録パルス幅制御装置に関する。

従来の技術 サーマルヘッドの発熱素子に１パルスの駆動電力が印
加されると、その電力量に比例した熱量が素子から発生
し、その何割かが例えば感熱記録紙に加わり、記録紙を
発色させる。発色濃度（記録濃度）は発熱素子の温度が
高いほど濃くなる。したがって、所定濃度の記録を行な
うには、記録時の発熱素子の温度（これを実効素子温度
と称する）を一定にする必要がある。これは、記録に関
与する実効熱量を一定にすることと同義である。

１パルスの駆動電力によって発熱素子から一定の熱量
が発生するものとする。発熱量が一定であっても、上記
の実効素子温度は必ずしも一定にはならない。実効素子
温度はサーマルヘッドのベース温度と記録制御のライン
インターバルによって大きく左右される。

サーマルヘッドには多数の発熱素子が整然と並んでベ
ースに埋め込まれるような形で配置されており、素子か
ら生じた熱の何割かがベースに吸収される。上記のベー
ス温度とは素子の周辺のベースの全体的な温度であっ
て、これが異なれば、一定の発熱量であっても実効素子
温度が変わる。つまり、ベース温度が高いほど実効素子
温度も高くなる。

普通のサーマルヘッドには１ライン分の発熱素子が並
んでおり、一度に１ラインの記録を行ない、記録紙を少
し送って次の１ラインを記録するという動作を繰り返
す。ここでの各ラインの記録タイミングの時間間隔のこ
とを、ラインインターバルあるいは記録周期と称してい
る。例えばファクシミリの感熱記録装置などでは、記録
しようとする画像データの伝送速度によってラインイン
ターバルが大きく変わる。また機種によってもラインイ
ンターバルが異なる。

ある記録タイミングで発熱素子から生じた熱量は記録
紙や上記ベースに吸収されるが、その一部は次の記録タ
イミングまで素子自体およびその至近部分に残っていて
次の記録に寄与する。これを持ち越し熱量と称する。し
たがって、同じ発熱素子にラインインターバルに同期し
て一定のパルス駆動電力を次々と印加する場合、インタ
ーバルが短いほど上記の持ち越し熱量が多くなり、実効
素子温度が高くなる。

つまり１パルスの駆動電力量（発熱量）を一定にした
場合、各回の実効素子温度は、ヘッドを総体的に見たと
きのベース温度によって変動するし（これは低周波の変
動である）、上記のようにラインインターバルに起因す
る各素子自体およびその至近部分の冷え方の違い（持ち
越し熱量の多少）によっても変動する。

そこで、ベース温度を検出し、温度が低いほど１パル
スの駆動電力量（１回の発熱量）を大きくするように制
御している。この制御によれば、例えば、使用開始直後
のベース温度の低い状態と、使用を続けてベース温度が
高くなった状態とで、記録濃度が変化するのを抑えるこ
とができる。

また、前回の記録タイミングと今回の記録タイミング
との時間間隔（ラインインターバル）に応じて、これが
長いほど今回の駆動電力量を大きくするように制御して
いる。もちろん全素子にいつも駆動パルスが続けて印加
される訳ではないが、この制御によって平均的に見た記
録濃度が安定化する。

上記のように感熱記録装置では、従来から、サーマル
ヘッドのベース温度と記録制御のラインインターバルと
の２つをパラメータとし、発熱素子に供給する１パルス
の駆動電力量を調整する制御を行なっている。具体的に
は、次のような方式で行なっていた。

サーマルヘッドの駆動電源は定電圧電源であり、発熱
素子への１回の通電時間（記録パルス幅）を変化させる
ことで１回の駆動電力量を調整する。つまり駆動電力量
（１回の発熱量）は記録パルス幅に比例する。

そこで発熱素子の抵抗値が分かっているあるサーマル
ヘッドについて、ベース温度およびラインインターバル
をパラメータとして適正濃度の記録を行なうためのパル
ス幅を調べ、第１図（Ａ）に示すようなデータテーブル
を作成する。この図の例では、ベース温度を16段階、ラ
インインターバルを４段階にグレード分けし、各グレー
ドに適切なパルス幅W_Pとして16×４＝64個のデータを決
めている。

感熱記録装置の制御回路（マイクロコンピュータ）の
ROM（読み出し専用のICメモリ）に上記のデータテーブ
ルを格納しておく。動作時に実際のベース温度とライン
インターバルに従って上記テーブルを引き、該当する１
つのパルス幅データW_Pを読み出し、そのデータW_Pに従っ
て駆動回路のスイッチング素子の導通時間を制御する。

ところで次に問題になるのは、サーマルヘッドの製品
間の抵抗値のばらつきである。１つのヘッドにおける多
数の発熱素子にも抵抗値のばらつきがあるが、そのばら
つき程度が規格内に収まっているものが良品であり、良
品の１つひとつについて各素子の平均の抵抗値をその製
品の特性値としている。実際のサーマルヘッドでは、個
々の製品の平均抵抗値は相当に大きくばらついている。

発熱素子に定電圧電源から一定時間だけ通電しても、
素子の抵抗値が違えば流れる電流が変わるので、１パル
スの電力量すなわち発熱量が変わる（抵抗値が大きいほ
ど発熱量は小さい）。したがって、ある平均抵抗値のサ
ーマルヘッドに合わせて作ったパルス幅W_Pのデータテー
ブルは、平均抵抗値がある程度以上異なる別のサーマル
ヘッドには適用できない。そこで、平均抵抗値を例えば
16段階にグレード分けして、各グレードごとに第１図
（Ａ）に示すパルス幅W_Pのデータテーブルを作成してお
き、個々のサーマルヘッドの平均抵抗値のグレードに合
ったテーブルに従って制御を行なっている。

上記テーブルが書き込まれたROMを含む制御回路は、
例えばワンチップ・マイクロコンピュータのような形の
LSIで実現される。平均抵抗値のグレード別に16種類の
データテーブルがある場合に、ROMテーブルの内容だけ
が異なる16種類の制御回路を製作しておき、実際に使用
するサーマルヘッドの平均抵抗値に合った制御回路（LS
I）を組み合わせて装置を構成すれば良い。しかしこの
方法では、マスクROM等のLSI製作技法からして制御回路
の生産性が悪くなり、LSI化して大量生産することによ
るコスト低減の効果を引き出しにくくなる。

そこで従来は、平均抵抗値のグレード別の例えば16種
類のパルス幅データテーブルをすべて制御回路のROMに
書き込んでおき、どのデータテーブルを使ってパルス幅
の制御を実行するのかを、別に与える選択信号によって
決めるように構成していた。装置に組み付けるサーマル
ヘッドが決まったなら、その装置の制御回路に対して、
サーマルヘッドの平均抵抗値のグレードに対応した選択
信号を与える。そうすると、16種類のテーブルのうちグ
レードに合った１つのテーブルが制御に利用され、他の
15のテーブルは使用されない。

上記の方式によれば、ROMテーブルを含んだ制御回路
のLSIは１種類で良くなり、大量生産によるコスト低減
効果が大きくなる。

発明が解決しようとする課題 サーマルヘッドの平均抵抗値グレード別の多数のデー
タテーブルをすべてROMに書き込んでおき、その中の適
切な１つのテーブルを選んでパルス幅の制御に使うとい
う従来の方式では、当然ながらROMテーブルの規模が大
きくなるという問題がある。制御精度を高くするには上
記パラメータおよび平均抵抗値のグレード分割数を多く
しなければならず、そうすると上記ROMテーブルのデー
タ量が飛躍的に増大する。実際には１つのテーブルしか
使わないのにROMには多数のテーブルが格納されている
のは合理的なハードウエア設計とはいえず、LSI素子の
レイアウトの面で大規模なROMテーブルが他の回路部分
を圧追することになる。また、上記テーブルの大量のデ
ータを実験的に逐一求める作業も大変である。

この発明は上述した従来の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、より小規模なデータテーブルに従って
充分に高精度な記録濃度の制御を行なえるようにした記
録パルス幅制御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の発明の記録パルス幅制御装置は、基準となる平
均抵抗値グレードのサーマルヘッドについての基準パル
ス幅データをベース温度とラインインターバルとをパラ
メータとして設定した基準テーブルと、平均抵抗値の各
グレードごとに上記基準パルス幅データに補正係数を掛
けた適正パルス幅データを設定した補正テーブルと、上
記基準テーブルから該当の基準パルス幅データを読み出
し、そのデータと上記グレードとから該当する適正パル
ス幅データを上記補正テーブルから読み出してヘッド駆
動部に与える制御手段とを備えたものである。

また、第２の発明に係る記録パルス幅制御装置は、基
準となる平均抵抗値グレードのサーマルヘッドについて
の基準パルス幅データをベース温度とラインインターバ
ルとをパラメータとして設定した基準テーブルと、この
基準テーブルに格納されているデータに一定の定数を掛
けたデータを格納した掛け算テーブルと、上記基準テー
ブルから該当のデータを読み出すとともに、そのデータ
に上記定数を掛けたデータを上記掛け算テーブルから読
み出し、これらデータと該当する抵抗値グレード番号と
から適正パルス幅データを手段とを備えたものである。

作用 第１の発明では上記基準テーブルと上記補正テーブル
とを直列的に２段階に引くことで、上記補正テーブルか
ら上記適正パルス幅データが求まる。

また、第２の発明では上記基準テーブルと上記掛け算
テーブルとを順番に引き、それから取り出したデータと
上記グレード番号とを簡単な計算処理にかけることで適
正パスル幅データが求まる。

実施例 まず、第１の発明について説明する。平均抵抗値がR₁
のサーマルヘッドを基準とし、このサーマルヘッドにつ
いての適正パルス幅Pw₁を第１図（Ａ）のようにベース
温度およびラインインターバルをパラメータとしてテー
ブル化しておく。これは従来と同じである。ここで、電
圧Ｖの電源から抵抗R₁に時間Pw₁だけ通電したときの抵
抗の発熱量Q₁は下式である。

同様に、電圧Ｖの電源から抵抗Riに時間Pwiだけ通電
したときの抵抗の発熱量Qiは下式である。

平均抵抗値がRiであるサーマルヘッドについては、Q₁＝
Qiを満足する記録パルス幅Pwiで駆動すれば、平均抵抗
値がR₁の基準サーマルヘッドと同じ適正濃度の記録が得
られることになる。

そこで平均抵抗値を例えば16段階にグレード分けし、
各グレードについての補正係数Ai＝Ri/R₁を求めるとと
もに、基準パルス幅Pw₁とAiとを掛けた値、すなわち補
正パルス幅Pwiを第１図（Ｂ）のようにテーブル化して
おく。

なお、第１図（Ａ）の基準テーブルT1には16×４＝64
個のデータPw₁が入っているが、その具体的な数値はせ
いぜい20種類程度である。例えば20種類とすれば、第１
図（Ｂ）の補正テーブルには20×16＝320個のデータが
入る。これは従来の1/3程度のデータ量である。

第２図のハードウエア概略図において、ROM10に上記
基準テーブルT1と補正テーブルT2とが格納されている。
プロセッサ11には、サーマルヘッド12のベース温度信号
Tbがセンサ系から入力されるとともに、記録制御系から
ラインインターバルIlが与えられ、また装置に実装され
たサーマルヘッド12の抵抗値グレード信号ｉが図示しな
い設定系から与えられている。

プロセッサ11は記録周期ごとに、ベース温度信号Tbと
ラインインターバル信号Ilから基準テーブルT1を引いて
基準データPw₁を読み出し、次に、その基準データPw₁と
グレード信号ｉとから補正テーブルT2を引いてパルス幅
データPwiを取り出す。このデータPwiをヘッド駆動部13
に与えると、サーマルヘッド12がパルス幅Pwiで駆動さ
れる。

次に第２の発明について説明する。平均抵抗値がR₁の
サーマルヘッドを基準とし、このサーマルヘッドについ
ての適正パルス幅Pw₁を第３図（Ａ）のようにベース温
度およびラインインターバルをパラメータとしてテーブ
ル化しておく。これも従来と同じである。ここで、電圧
Ｖの電源から抵抗R₁に時間Pw₁だけ通電したときの抵抗
の発熱量は下式である。

なお、サーマルヘッドの平均抵抗値を所定間隔Δｒで
例えば16段階にグレード分けし、グレード番号ｉの抵抗
値Riを下式で表わす。

Ri＝R₁＋（ｉ−１）Δｒ 電圧Ｖの電源から抵抗Riに時間Pwiだけ通電したとき
の抵抗の発熱量Qiは下式である。

平均抵抗値がRiであるサーマルヘッド（抵抗値グレー
ド番号がｉのサーマルヘッド）については、Q₁＝Qiを満
足する記録パルス幅Pwiで駆動すれば、平均抵抗値がR₁
の基準サーマルヘッドと同じ適正濃度が得られることに
なる。

ここで（Δr/R₁）は既知の定数であり、それをＡとす
る。

Pwi＝Pw₁＋APw（ｉ−１） 先に説明したように、基準パルス幅Pw₁は第３図（Ａ）
の基準テーブルT1から求まるが、そのPw₁に定数Ａを掛
けた値Ｂ、つまり Ｂ＝Ａ×Pw₁ を第３図（Ｂ）の掛け算テーブルT2に設定しておく。こ
の掛け算テーブルT2にPw₁を入力するとＢ＝Ａ×Pw₁が出
力される。そして最後に、 Pwi＝Pw₁＋Ｂ（ｉ−１） の計算を行なう。ここでＢ（ｉ−１）は掛け算である
が、（ｉ−１）は整数なので、加算と同様に極めて簡単
である。なお、Ａ×Pw₁の掛け算には時間がかかるが、
これをテーブル化しているので問題ない。

第２図のハードウエア概略図において、ROM10に上記
基準テーブルT1と掛け算テーブルT2とが格納されてい
る。プロセッサ11には、サーマルヘッド12のベース温度
信号Tbがセンサ系から入力されるとともに、記録制御系
からラインインターバル信号Ilが与えられ、また装置に
実装されたサーマルヘッド12の抵抗値グレード信号ｉが
図示しない設定系から与えられる。

プロセッサ11は記録周期ごとに、ベース信号Tbとライ
ンインターバル信号Ilとから基準テーブルT1を引いて該
当のデータPw₁を読み出し、次にデータPw₁を入力として
掛け算テーブルT2を引いてＢ＝Ａ×Pw₁を読み出し、 Pwi＝Pw₁＋Ｂ（ｉ−１） を計算する。その結果をヘッド駆動部13に与える。駆動
部13は入力されたデータPwiに合わせた記録パルス幅で
サーマルヘッド12を駆動する。

発明の効果 以上詳細に説明したように、第１の発明の記録パルス
幅制御装置によれば、基準となる平均抵抗値グレードの
サーマルヘッドについての基準パルス幅データをベース
温度とラインインターバルとをパラメータとして基準テ
ーブルに設定しておくとともに、平均抵抗値の各グレー
ドについて上記基準パルス幅データに補正係数を掛けた
適正パルス幅データを並べた補正テーブルを設定してお
き、まず基準テーブルから該当の基準データを読み出
し、次にその基準データと抵抗値グレードとから上記補
正テーブルを引いて該当の適正パルス幅データを読み出
す構成としたので、テーブルのデータ量は従来より大幅
に少なくなり、しかも制御精度が劣化することはない。

また、第２の発明に係る記録パルス幅制御装置では、
上記基準テーブルと上記掛け算テーブルから読み出した
データと抵抗値グレード番号とを簡単な計算処理にかけ
ることによって適正パルス幅データを求めるように構成
したので、テーブルのデータ量は従来は従来より大幅に
少なくなり、しかも制御精度が劣化することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例装置におけるデータテー
ブルの概念図、第２図は第１および第２の発明における
装置の概略ブロック図、第３図は第２の発明の一実施例
装置におけるデータテーブルの概念図である。 10……ROM、11……プロセッサ、12……サーマルヘッ
ド、13……ヘッド駆動部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基準となる平均抵抗値グレードのサーマル
   ヘッドについての基準パルス幅データをベース温度とラ
   インインターバルとをパラメータとして設定した基準テ
   ーブルと、この基準テーブルに格納されているデータに
   定数を掛けたデータを格納した掛け算テーブルと、上記
   基準テーブルからのデータと上記掛け算テーブルからの
   データと該当する抵抗値グレード情報とから適正パルス
   幅データを計算する制御手段とを備えた感熱記録装置に
   おける記録パルス幅制御装置。