JPS59127781A - サ−マルヘツド駆動回路 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はファクシミリあるいはプリンタ等のサーマルヘ
ッドを使用した記録装置に用いられるサーマルヘッド駆
動回路に関する。

（発明の技術的背景） 感熱記録紙や転写型感熱記録媒体を用いて熱的な記録を
行う記録装置は、ファクシミリ等に広く用いられている
。通常このような記録装置では、発熱要素（あるいは発
熱素子）が−列に配置されたサーマルヘッドを記録ヘッ
ドとして用いている。

サーマルヘッドは印字のために熱エネルギを発生するの
で、このエネルギに起因する画質劣化の問題がある。

このうち代表的なものは高速記録時における蓄熱である
。通電により発熱要素中に発生した熱は印字に利用され
る他、サーマルヘッドの基板を通じて放熱される。しか
しながらサーマルヘッドが例えば印字サイクル１０ｍ秒
以下で高速駆動されると、放熱が十分性われる前に印字
動作が開始しでしまい、各発熱要素に蓄熱が生じる。こ
の結果、記録時における各発熱要素の温度が不均一とな
り、印字ドツトの大きさが異なったりその濃度が不均一
となってしまう。

また第１図に示すように、転写型感熱記録媒体１１を記
録用紙（普通紙）１２と重ね合わせた状態で記録を行う
記録装置では、サーマルヘッド１３で発生した熱が転写
型感熱記録媒体１１内で拡散し、次のラインの記録ある
いは同一ラインの隣接する画素の記録に熱的な影響を与
えるという問題があった。

更に、１本の細長い発熱体を部分的に発熱させながら印
字を行う記録装置では、１ラインの前半の記録で蓄熱が
生じ、後半の記録に影響するという問題があった。これ
を第２図で説明する。この記録装置のサーマルヘッドを
構成する１本の細長い発熱体１４には、所定の間隔を置
いて２種類のリード線１５．１６の一端がそれぞれ交互
に接続されている。このうち一方のリード線１５の他端
は、ジットレジスタ・ドライバ１７の並列信号出力端子
にそれぞれ接続されている。また他方のリード線１６は
、それぞれ対応して設けられたダイオード１８を介して
、交互に第１の共通電極Ｃ１あるいは第２の共通電極Ｃ
２に接続されている。

シフトレジスタ・ドライバ１７には、印字データ１９と
してまず１ラインの記録に必要とするデータの半分のデ
ータが供給され、セットされる。このデータはもとの完
全なデータを２ビット置きに２ビツトずつ間引いたもの
である。データのセット後、第１の共通電極Ｃ１，に電
圧が印加される。

すると・リード線１６のうちの第１の共通電極Ｃ１に接
続されたものと他のリード線１５に挾まれた光熱体１４
の各部分（以下これらを発熱要素という）の駆動が行わ
れる。このとき通電により発熱した発熱要素の部分で印
字が行われる。１ラインの前半の記録が終了すると、後
半の記録に必、′要とされるデータがシフトレジスタ・
ドライバ１７にセットされる。このデータは前回の記録
において間引かれたデータである。データのセット後、
今度は第２の共通電極Ｃ２に電圧が印加される。これに
より発熱体１４の残りの発熱要素の駆動が行われる。こ
のとき通電により発熱した発熱要素の部分で印字が行わ
れる。ところで１ラインの前半の記録と後半の記録は時
間的に非常に接近して行われる。従って１ラインの後半
の記録では前半の記録の際に発生した熱が影響し、画質
を劣化させることになる。またこのような発熱体１４で
は、シフトレジスタ・ドライバ１７に人力される信号の
状態によって発熱要素間で洩れ電流が発生する場合があ
る。例えば第１の共通電極Ｃ１に電圧が印加されている
状態で第２図の右端に位置するリード線が接地されてお
らず、次のリード線が接地されていたとする。この場合
にはこの接地されたリード線に向って、図で点線で示す
ように洩れ電流２１が生じる。これにより、洩れ電流２
１の通過する３つの発熱要素にそれぞれ印字時の１／９
の熱が発生することになる。このような熱も画質劣化の
原因となる。

（従来技術） このような熱エネルギに起因する画質の劣化に対しては
、サーマルヘッドの印加電圧を調整したり、印加パルス
の幅を調整して、ライン単位で熱エネルギを最適量に設
定することが試みられている。このようなサーマルヘッ
ド駆動回路の一つを第３図に示す。この回路では、サー
マルヘッド２３に供給される印字データ２４の中に占め
る黒（印字状態）のビットを、１ラインずつカウンタ２
５で計数する。そしてこの計数値に応じた制御信号２６
を熱エネルギ制御回路２７に供給する。

熱エネルギ制御回路２７は例えばパルス電圧設定用の回
路あるいはパルス幅設定用の回路であり、カウンタ２５
の計数した次のラインについてサーマルヘッド２３が記
録を行うとき、各発熱要素に印加する印加パルス２８を
調整する。

ところがこのようなサーマルヘッド全体に対する画一的
な制御は、前記した種々の不具合を満足に解消できるも
のではない。そればかりか個々の発熱要素に着目してみ
ると、このような制御がかえって局所的な温度上昇ある
いは降下を生じ、印字品質の劣化を招く場合もあった。

また転写型感熱記録媒体を使用した記録装置のよ−うに
、ライン方向（主走査方向）にも熱の拡散が生じる記録
装置の場合では、ラインごとに蓄熱補正を行ってもその
効果が１分期待できないという問題もあった。

（発明の目的） 本発明は以上のような事情に鑑み、熱的な記録を行う記
録装置において、個々の発熱要素に印加づる熱エネルギ
を個別に調整することのできるサーマルヘッド駆動回路
を提供することをその目的とする。

く目的を達成するための手段） 本発明では、印字データから個々の発熱要素の蓄熱状態
を演算する蓄熱状態演算器と、前回の記録時における印
加電圧のパルス幅と前記蓄熱状態とから個々の発熱要素
に印加する熱エネルギを算出する熱エネルギ演算器とを
サーマルヘッド駆動回路に具備させる。またサーマルヘ
ッドを複数回に分割して駆動する記録装置では、分割駆
動される発熱要素のグループごとにこれらの演算器の一
方または双方を具備させる。

以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

（第１の実施例） 第４図は本発明の第１の実施例にお（プるサーマルヘッ
ド駆動回路を示したものである。この回路は印字データ
３１を１ラインずつ順次書き込んでいく４つのラインバ
ッファ３２−１〜３２−４を備えている。レレクタ３３
は図示しないライン同期信号の供給を受【）、１ライン
分の印字データ３１が供給されるたびにその接点をサイ
クリックに切り換える。図示のようにセレクタ３３が第
１のラインバッファ３２−１を選択している状態では第
４のラインバッファ３２−４に記録の行われるラインの
印字データが書き込まれている。このとき第３のライン
バッフｒ３２−３にはこれよりも１ライン前の、また第
２のラインバッファ３２−２には更に１ライン前の印字
データがそれぞれ書き込まれている。これらのラインバ
ッファ３２−１〜３２−４の出力側には、現在印字デー
タ３１の書き込みを行っているラインバッファ以外の３
つのラインバッファを選択するセレクタ３４が配置され
ている。この図に示した状態では第１のラインバック７
３２−１に印字データ３１が書き込まれているので、他
の３つのラインバッフ７７３２−２〜３２−４の出力側
が選択されている。

セレクタ３４によって選択された印字データ３５−１〜
３５−３は、×１演紳器３６に入力されるようになって
いる。×ｉ演紳器３６は蓄熱状態を演算する演算器であ
る。Ｘｉ演算器３６の演算出力３７は１１演算器３８に
供給されるようになっζいる。ｌ−ｉ演算器３８は図示
しないサーマルヘッドの個々の発熱要素に印加する熱エ
ネルギを算出し、これに応じてこれらの発熱要素に印加
するパルス電圧の幅を設定する演算器である。Ｔｉ演算
器３８は、演算出力３７と、１ライン前における各パル
ス幅を記憶したパルス幅メモリ３９の出力信号４１の２
種類のデータを用いて、現在記録の行われようとするラ
インにお（プるパルス幅を決定づることになる。各発熱
要素ごとに個別に決定されたパルス幅信号４２は、後に
説明ブるサーマルヘッドのパルス電圧印加回路に供給さ
れることになる。

さてこのサーマルヘッド駆動回路では、Ｘｉ演算器３６
とＴｉ演算器３８の２つの演算器を用いて各発熱要素に
印加する電圧のパルス幅を設定している。この原理を第
５図で説明する。第５図で最も下に配置されたデータ列
し１はこれから記録を行おうとするラインにあけるデー
タを表わしている。またこれより１つ上のデータ列Ｌ２
はこれよりも時間的に１ライン過去のデータを表わし、
更にこの上のデータ列Ｌ３は２ライン分だ（プ過去のデ
ータを表わしている。データ列Ｌ１において、図でハツ
チングを施した任意のデータＤに着目する。このデータ
に対応する発熱要素に印加する最適のパルス幅をＴ１と
し、この位置における蓄熱状態をＸｉとづる。更にデー
タ列Ｌ２における、データＤと同一発熱要素に対応する
データをｄどづる。このデータｄによるこの発熱要素に
印加されたパルス幅をｔｉとする。なおこのリーマルヘ
ッド駆動回路では、パルス幅自体は印字の有無に係わら
ず発熱要素ごとに決定されるものとする。

すなわら印字の有無は個々の発熱要素にパルス電圧か印
加されるか否かによって行われるものとする。この場合
、シ゛−タＤに対応覆る発熱要素に印加されるべき最適
印加エネルギは、以下の等式で表わすことができる。

Ｔｉ　＝ｆ　　（Ｘｉ　、　ｔｉ） 第６図はこのうちの蓄熱状態Ｘｉの締出原理を表わした
ものである。この実施例ではデータＤの周辺に存在する
図で実線で示した６つのデータ４４〜１〜４４−６を基
にして蓄熱状態Ｘｉを算出する。蓄熱状態Ｘｉはこれら
データ４４−１〜４４−６の中の黒のデータ（印字デー
タ）を所定の重み付りを行って加算することにより行う
。重み付けは、熱的影響の最も大きなデータ４４−３（
データｄ）を’　１００　”とすると、例えばラインＬ
１のデータ４４−１．４４−２を’　４０　”で。

またラインＬ２の他のデータ４４−４．４４−５を２０
″′で、更にラインＬ３のデータ４４−６を’　４０　
”で表わづことができる。次の表はこのようにして加算
された蓄熱状態Ｘｉを印字状態に応じてＯから１６まで
の１７段階に表わしたものである。ここでＸｉがＯとは
、蓄熱の最も少ない状態をいい、Ｘｉが１６とは蓄熱が
最も多い状態をいう。

第１表 第４図に示したＸｉ演算器３６は３ライン分の印字デー
タ３５−１〜３５−３を入力し、６つのデータ４４−１
〜４４−６を抽出する。そしてこれらのデータをアドレ
ス情報として第１表の内容でＸｌを算出づる。

第７図はこの表を用いてデータＤにおける蓄熱状態を算
出づ−るＸｉ演算器の動作を奨明づるためのものである
。ただしこの図は、第４図に示したセレクタ３３が第１
のラインバッファ３２−１に接続されている段階を表わ
している。この段階で３つのラインバッファ３２−２〜
３２−４は、図示しないクロック信号の供給を受り、互
に同期して、１ビツトずつ１ライン分の印字ｆ−夕の読
み出しを開始ス４）。第２のラインバッファ３２−２か
ら読み出された２ライン前の印字データ３５−１は×１
演紳器３６に入力され、図示しない遅延素子で１ビツト
たり遅延された後、１ビツトデータラツチ４６に入力さ
れる。第３のラインバッファ３２−３と第４のラインバ
ッフ／’３２　４からそれぞれ読み出された１ライン前
または記録の行われるラインの印字データ３５−２また
は３５−３は、それぞれ対応する３ビツトシフトレジス
タ４７または４８に人力される。１ビツトデータラツチ
４６にラッチされたデータは、１ヒツトずつＲＯＭ（リ
ード・オンリ・メモリ）４９のアドレス端子へ〇に供給
される。３ピツ１〜シフトレジスタ４７はシリアル・パ
ラレル変換を行い、１番古いデータから順にＲＯＭ４９
内のアドレス端子Ａ５〜へ３に供給する。他の３ビツト
シフトレジスタ４８は、１番古いデータをアドレス端子
Ａ２に、また１番新しいデータをアドレス端子Ａ１に供
給する。

ＲＯＭ４９内には第１表に示したテーブルが記憶されて
いる。アドレス端子△１〜へ６はこの表中のデータ４４
−１〜４−４−６にそれぞれ対応することになる。テー
ブルから求められた×１は演算出力３７としてＴｉ演算
器３８に供給される。

Ｔｉ演算器３８ば、パルス幅メモリ３つから供給される
出力信号４１によって、前ラインにおける各発熱要素の
印加パルス幅を知る。そして発熱要素ごとに決定された
ｘｉから、現在記録を行おうとするラインにおけるパル
ス幅を決定する。

第８図はこのＴｉ演算器の入出力関係を表わしたもので
ある。この図で横軸は入ツノとしてのＸｉを表わし、縦
軸は出力としてのＴｉ　　（単位はｍ秒）を表わしＣい
る。５つの曲線５１〜５５は、それぞれ前ラインにおけ
るパルス幅が図中に示した値のときの入出力特性を表わ
したものである。−例としであるデータについてＸｉが
　１０であったとする。この場合、前ラインの発熱要素
に印加された電圧のパルス幅が１．２ｍ秒であれば、今
回はこれが１．０５ｍ秒に短縮される。また前回のパル
ス幅が１．０ｍ秒であれば、０．９ｍ秒に短縮され、０
．５ｍ秒であれば０．５５ｍ秒に増長される。印字デー
タにビット対応しく得られたこのようなパルス幅信号４
２は、サーマルヘッドに供給され、発熱要素ごとに異な
ったパルス幅で発熱制御が行われることになる。

第９図はこのような発熱制御を行うパルス電圧印加回路
を示したものである。この回路のパルス幅決定回路６１
は、クロック信号６２に同期してパルス幅信号４２を１
画素分ずつ人力し、その出力端子０１〜０５からパルス
幅に応じたゲート制御信号６３−１〜６３−５を出力す
るようになっている。パルス幅決定回路６１は、印字用
のパルス幅を０．５ｍ秒から１．２ｍ秒まで５段階（０
，５，０，６，０，８，１，Ｏ，および１．２ｍ秒）に
分け、発熱要素の発熱量を調整する。パルス幅が０．５
ｍ秒のときは、第１のゲート制御信号６３−１のみが１
」（ハイ）レベルとなる。０．６ｍ秒のときは、第１お
よび第２のゲート制御信号６３−１〜６３−２がＨレベ
ルとなる。

０．８ｍ秒のときは、第１〜第３のゲート制御信号６３
−１〜６３〜３がＨレベルとなる。１．０ｍ秒のときは
、第１〜第４のゲート制御信号６３−１〜６３−４が、
また１、２ｍ秒のときは総てのゲート制御信号６３−１
〜６３−５がＨレベルとなる。

これらのゲート制御信号６３−１〜６３−６は、それぞ
れ対応した５つの２人力アンドゲート６４−１〜６４−
５に入力される。これらのアンドゲート６４−１〜６４
−５には、図示しない遅延回路で遅延され、パルス幅信
号４２と各発熱要素について対応付１ノられた印字デー
タ６５が供給されている。従って例えば印字データ６５
として信号゛′１°′が供給されたとぎ、その印字用の
パルス幅が０．８ｍ秒であれば、第１〜第３のアンドゲ
ート６４−１〜６４−３から信号１１１１＋が出力され
、残りのアンドゲート６４−４．６４−５からは信号Ｉ
Ｉ　ＯＩＩが出ノｊされる。これらの出力信号は、各ア
ンドゲート６４−１〜６４−５に対応して配置された５
つのバッファメモリ６６−１−６６−５に入力されるこ
とになる。１ライン分の印字データ６５が各アンドゲー
ト６４−１〜６４−５に総て供給されると、各バラノア
メモリ６６−１〜６６−５には１ライン分の印字デ〜り
がパルス幅のデータとして記憶されることになる。

このようにして記憶されたデータは、パルス幅制御デー
タ６７としてサーマルヘッドの駆動部に供給される。駆
動部ではまず第１のバラノアメモリ６６−１の内容をサ
ーマルヘッドのシフトレジスタ（図示せず）にセットし
、第１０図ａに示すように、０．５ｍ秒の印加電圧で印
字を行わせる。

次に第２のバッファメモリ６６−２の内容を前記したシ
フトレジスタにセットし、第１０図すに示すように０．
１ｍ秒の印加電圧で印字を行わせる。

以下同様にして第３〜第５のバッフ７メモリ６６−３〜
６６−５の内容が次々シフトレジスタにセットされ、そ
れぞれ０．２ｍ秒ずつ電圧印加が行われる（第１０図ａ
、−ｅ）。この結果、例えば０．８ｍ秒のパルス幅で印
字が行われる発熱要素では、第１０図ａ〜Ｃに渡る３回
の通電が行われ、所望の温度に加熱されることになる。

（第２の実施例） 第１１図は本発明の第２の実施例におけるサーマルヘッ
ド駆動回路を示したものである。この実施例の回路は、
１本の細長い発熱体を用いたサーマルヘッドに対して用
いられる回路である。この回路の第４図と同一部分には
同一の符号を何し、これらの部分の説明を適宜省略する
。

さて１本の発熱体を用いたサーマルヘッドでは、第２図
を用いて説明したように第１の・共通電極Ｃ１と第２の
共通電極Ｃ２に異なったタイミングで電圧を印加し、１
ラインの印字を２段階に分（プて行う。このためこのサ
ーマルヘッド駆動回路では、第１の共通電極Ｃ１に対応
させてＣ１−Ｔｉ演算器７１と０１パルス幅メモリ７２
を、また第２の共通電極Ｃ２に対応させてＣ２〜（−１
演算器７３とＣ２パルス幅メモリ７４をそれぞれ備えて
いる。パルス幅信号セレクタ７５は、Ｃ１−Ｔｉ演算器
７１から出力されるパルス幅信号７６とＣ２−Ｔｉ演算
器７３から出力されるパルス幅信号７７を交互に選択し
、パルス幅選択信号７８として図示しないサーマルヘッ
ドに供給するようになっている。

このサーマルヘッド駆動回路では、Ｘｉ演算器３６によ
って得られた演棹出力３７が２つの演算器７１．７３に
供給される。Ｃ１−丁１演算器７１では、例えば第８図
に示した入出力特性でパルス幅信号７６を決定する。こ
れに対してＣ２−Ｔｉ演衿器７３では、パルス幅信号７
６よりも全体的に数刻程度パルス幅の短いパルス幅信号
７７を出力する。このためにＣ２−Ｔｉ演算器７３には
このにうな入出力特性を満足する演算回路が備えられて
いる。一方のパルス幅信号７７のパルス幅の平均値が他
のパルス幅信号７６のそれよりも短いのは、１ラインの
前半を記録した際に発生した熱による蓄熱効果を配慮し
ているためである。

パルス幅信号セレクタ７５は、サーマルヘッドの発熱体
が第１の共通電極Ｃ１によって通電されるのに先立って
一方のパルス幅信号７６をパルス幅選択信号７８として
サーマルヘッドに供給する。

サーマルヘッドでは第１の実施例で説明したように発熱
要素ごとに最適のパルス幅を設定し、１ラインの前半の
記録を行う。次にパルス幅信号セレクタ７５は、他方の
パルス幅信号７６をパルス幅選択信号７８として選択し
、サーマルヘッドに供給ブる。サーマルヘッドでは同様
に最適のパルス幅を設定し、１ラインの後半の記録を行
う。以下同様の動作が繰り返され、各ラインの記録が進
行する。

以上説明した２つの実施例では各発熱要素ごとに印加電
圧のパルス幅を変化させ発熱量の調整を行ったが、印加
電圧そのものを変化させ同様の調整を行うこともできる
。

（発明の効果） このように本発明によれば、サーマルヘッドの熱的な特
性を考慮し、発熱要素単位で発熱量の制御を行うので、
階調記録を極めて良好に行うことができるという長所が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は転写型感熱記録装置にお゛ける記録原理を示し
た側面図、第２図は１本の細長い発熱体をサーマルヘッ
ドに用いた記録装置の記録回路部分の概略を表わし１〜
回路図、第３図は従来のサーマルヘッド駆動回路の概略
構成を示したブロック図、第４図〜第１０図は本発明の
第１の実施例を説明づるためのもので、このうち第４図
はサーマルヘッド駆動回路の概略構成を示したブロック
図、第５図は３ライン分のデータ列を表わした説明図、
第６図は蓄熱状態の算出原理を各データとの関係で表わ
した説明図、第７図はＸｉ演算器の要部を表わしたブロ
ック図、第８図はｌ−ｉ演算器の人出力特性を表わした
特性図、第９図はパルス電圧印加回路のブロック図、第
１０図はパルス電圧の印加タイミングを表わした各種タ
イミング図、第１１図は本発明の第２の実施例における
す゛−マルヘッド駆動回路の概略構成を示したブロック
図である。 １４・・・・・・発熱体くサーマルヘッド）３１．３５
．６５・・・・・・印字データ３６・・・・・・Ｘｉ演
算器（蓄熱状態演算器）３８・・・・・・Ｔｉ演算器（
熱エネルギ演算器）７１・・・・・・Ｃ１−Ｔｉ演算器
（熱エネルギ演算器）７３・・・・・・Ｃ２−Ｔｉ演算
器（熱エネルギ演算器）出　　願　　人 富士ゼロックス株式会社 代　　理　　人 弁理士　山　内　梅　雄 第　ｒ７　　Ｍ ３Ｇ 第　ｇ　図 ×Ｌ 第　ｑ　目 第１０叉 （ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、サーマルヘッドを駆動し熱的な記録を行う記録装置
   において、印字内容を表わした印字データからり一マル
   ヘッドを構成する個々の発熱要素の蓄熱状態を算出する
   蓄熱状態演算器と、前回の記録時に発熱要素に印加した
   電圧のパルス幅と前記演算器によって算出された蓄熱状
   態とから個々の発熱要素に印加する熱エネルギを０出Ｊ
   る熱エネルギ演算器とを具備し、熱エネルギ演算器によ
   って演算されたエネルギをν−マルヘッノド発熱要素に
   個別に印加づることを特徴とづるサーマルヘッド駆動回
   路。 ２．１本のサーマルヘッドを複数回に分割駆動しライン
   ごとの記録を行う記録装置において、印字内容を表わし
   た印字データからサーマルヘッドを構成リ−る個々の発
   熱要素の蓄熱状態を算出する蓄熱状態演算器と、前回の
   記録時に発熱要素に印加した電圧のパルス幅と前記演算
   器によって算出された蓄熱状態とから個々の発熱要素に
   印加する熱エネルギを算出Ｊる熱エネルギ演算器とを備
   え、これらの演算器の一方または双方を、同時に駆動さ
   れる発熱要素のグループごとに配置したことを特徴とす
   るサーマルヘッド駆動回路。