JPS62170366A - サ−マルプリンタ - 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、シリアル型サーマルプリンタに関し、特にそ
の印字品位の向上を図ったものである。

〔従来技術〕

従来からサーマルプリンタでは、サーマルヘッドの連続
使用時の熱蓄積による印字品位の低下を防止するため、
様々な方法が用いられてきている。その中には特公昭５
５−１８６３１のように、ドツトごとに前のデータを記
憶して通電時間を決定する方法や、特公昭５７−１８５
０７のように駆動同期によって通電時間を変える方式等
が用いられている。これらを一般に履歴制御方式と言う
更に他の方法として、サーマルヘッド表面の温度を検出
してヘッドへの印加エネルギを決定する方法等が用いら
れてきている。

〔発明の解決しようとする問題点〕

これら従来例は、シリアル型サーマルヘッドでは、不充
分であり、実際にサーマルヘッドの蓄熱を抑制すること
は不可能であった。

それは、履歴制御方式に於いては発熱要素ごとに履歴を
確認しながら印加エネルギを決定しても、隣接する発熱
要素への熱拡散があるためで、これら全ての発熱要素の
状況を演算のみで処理する従来の方法に無理があった。

又、高速を要求されるシリアル型サーマルヘッドに於い
ては、このような複雑な処理は処理時間が高速性を疎外
することになる。

更に、感熱素子でサーマルヘッド表面の温度を検出する
方法では、発熱要素からの検出時間遅れのだめに、シリ
アルプリンタに於いては、−行目にはほとんどその効果
を発揮できないというのが実状であった。

本発明の目的は、これら従来技術の問題点を除却し、高
速でかつ、印字品位の優れたシリアル型サーマルプリン
タを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は複数の発熱要素を配置したサーマルヘッドを有
するサーマルプリンタに於いて、少くとも一つのコンデ
ンサと該コンデンサの両端を開閉するトランジスタと前
記コンデンサに直列に接続された二つ以上の抵抗器と該
抵抗器の少くとも一つの抵抗器の両端を開閉するトラン
ジスタとを最小構成要素とする充放電回路部と、前記サ
ーマルヘッドに接触配置されその温度を検出する感熱素
子を包含する基準回路部と、該基準回路部の出力と前記
充放電回路部内の前記コンデンサの充電レベルとを比較
する比較回路とを有し、該比較回路の出力時間によって
前記発熱要素の通電時間の終端を決定するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明によるサーマルヘッド部分の構成を示す
略図であり、（α）は斜視図、（ｂ〕は断面図である。

１はセラミックスからなるベース基材、２はベース基材
の一部を突出させたガラスグレーズ部、３は発熱要素、
４は発熱要素の電極７を配置したフレキシブル基板、５
は、ガラスグレーズ部の反対側のベース基材の背面に接
触配置された感熱素子の一種であるサーミスタ、６はサ
ーミスタ５と空気との接触を防止する樹脂剤であり、ガ
ラスグレーズ部２の直近の温度を正確に検出できるよう
にするものである。背面に更に放熱部材を設置しても良
い。

〔作用〕

第２図（α）、（ｂン、（Ｃ）はサーマルヘッドに接触
配置されたサーミスタの設置部位の相異による温度検出
特性の違いを示す説明図である。

第２図（α）はサーミスタの抵抗値変化を、電圧変化で
チェックするための回路を表わしていて、１１は温度の
影響を受けない固定抵抗器であり、１２はサーミスタで
ある。

第２図Ｃｂ）は、従来例に於けるサーミスタの取付は位
置を示し、サーマルヘッド１の表面にサーミスタ５が設
置されている。３は発熱要素である。

第２図ＣＣ）は、第１図に示した本発明によるサーマル
ヘッドと従来例とのサーミスタの抵抗値変化の違いを示
すものであり、横軸に時間を縦軸にチェック端子の電圧
をとっている。ＴＯはサーマルヘッドに印字と同じ印加
パルスが加えられる時間で、Ｔｆは休止時間である。１
５は従来例に於ける特性曲線で、通電パルスが終了して
からも、更にサーミスタの温度は上昇し、その時の遅れ
時間ｔｄ、は、ａ、　５秒近くに達する。１４は本発明
に於ける特性曲線を示し、外気温の影響が少いため、発
熱墾索付近の温度をよく検出することが可能となり、検
出の遅れ時間ｔｄ、は３０ｍ５前後となる。このため従
来、印字を連続させた場合、１行目はほとんどサーミス
タ等の感熱素子の効果が表われなかつたが本発明に用い
るサーマルヘラドでは応答遅れがきわめて小さいので一
行目から感熱素子の効果を用いることが可能である。

しかしながら、サーマルヘッド表面に設置されたガラス
グレーズ部への蓄熱の影響及び、背面への熱伝導時間等
によって、応答遅れが微小時間式る。ガラスグレーズ部
は、紙への応答性のために設置されたもので極部的に発
熱要素の温度を急激に上昇させるために役立つかわりに
、蓄熱効果を有している。このため同一発熱要素への通
電が連続するとサーミスタが感知できる以前に、ガラス
グレーズ部表面の温度が上昇し、尾引き現象が発生しド
ツト形状が乱れ、印字品質を低下させる。

従来サーミスタを用いたサーマルプリンタに於いてはこ
のような問題点が放置されていた。

本発明に於いては、サーマルヘッドのベース基材の温度
を検出するだけではなく更に、ガラスグレーズ部の温度
上昇を補正するため、既に駆動された発熱要素の駆動履
歴によって通電パルス幅を可変する方法を用いている。

この駆゛動履歴による補正は、最大、基本となる文字の
一文字以内で充分である。例えば縦５ドツトＸ横ｍドツ
トならｍドツト列分以内を記憶する記憶手段を準備すれ
ば良い。

第３図は本発明に於ける基準通電時間を決定する通電幅
制御回路の一実施例を示し、第１図と同一物は同一番号
で示している。

２１はコンデンサ、２２はコンデンサを瞬時放電するト
ランジスタ、２３．２４は抵抗器、２５はボリウム、２
６は抵抗器２３をショートするトランジスタ、２７．２
８．２９は抵抗器、３３は）コンデンサ２１の充電レベ
ルによってオンオフする比較回路をそれぞれ示し、以上
の構成要素を基本、として通電幅制御回路３ｏを形成し
ている。

３４はインバータ、３６はヘッドドライブエＣ３５の電
源端子をオンオフするトランジスタを示し、上記インバ
ータ３４．トランジスタ３６まで含め通電幅制御回路３
０とすることも可能である、３７はトリガ信号だけを通
過させるカップリング用コンデンサである。

２０はＣｐＨｙで、一般的にサーマルプリンタ全体を制
御するとともに、上記通電幅制御回路３０を制御する。

上記、トランジスタ２２　、２６　、抵抗器２３゜２４
、ボリウム２５．コンデンサ２１を主要構成要素として
、充放電回路部３１を形成し、サーミスタ５．抵抗器２
７，２８．２９によって基準電圧回路部３２を形成して
いる。

〔動作〕

発熱要素３への通電タイミングに同期して、ＣＰＵ２０
から工Ｎ２端子ヘトリガ出力Ｔｇが出力されるとトラン
ジスタ２２が瞬時オンした後、コンデンサ２１へ、抵抗
器２３（又は、トランジスタ２６ン、抵抗器２４．ボリ
ウム２５を介して充電が開始される。

コンデンサ２１の充電レベルが基準電圧回路部３２の８
点の電位に達するまでの時間と上記トリガ入力Ｔｇの合
計時間がパルス幅ＴＶとして比較回路３３から出力され
る。このパルス幅の時間だけヘッドドライブエ０３５は
動作可能となる。

第４図は比較回路３３の出力パルス幅ＴＶの特性を示す
特性曲線図であり、４１はトランジスタ２６がオフの時
の特性曲線〜１４２はオンの時の特性曲線をそれぞれ示
している。この特性曲線図の横軸はサーマルヘッドの温
度を、又縦軸はＴＶを示している。トランジスタ２６が
オフしている時のパルス幅ｔ−ＴＷ１、オンしている時
のパルス幅をＴＶ２とすると、任意の温度に於けるＴＷ
ｌとＴＶ２の比はほぼ同一となる。すなわち発熱要素に
対する通電時間を切シ換えても、温度変化に対するパル
ス幅の変化率が同じとなる。

これは、コンデンサ２１の充放電回路部５１の中に切り
換え用トランジスタがあり、サーミスタ５を有する基準
電圧部３２と分離され、１０Ｉｉ準電圧部３２の分圧点
Ｓ点までのコンデンサの充電時間をパルス幅に変換して
いるためである。

一般的に丈−マルプリンタの印字濃度は、サーマルヘッ
ドの温度によって変化するが、通電時間を切り換えた場
合の温度特性も同一である方が好ましい。

又、サーマルヘッドの発熱要素抵抗値によってランク分
けをする場合、抵抗器２４を二つ以上設置して切シ換え
ることが可能であり、この時、印加エネルギを同一にす
ることによって通電時間は異っても、印加エネルギの温
度に対する変化率は同じとなり、抵抗値のランク分けに
よって印字品質が低下しない。

サーマルヘッドに密着されたサーミスタ５の温度特性に
よって第４図に示すようにサーマルヘッドが高温の時は
パルス幅が小さくなり、従って発熱要素への通電時間は
短く、逆に低温の時は発熱要素への通電時間は長くなり
、常にサーマルヘッドの温度に最適な印加エネルギで発
熱要素が制御される。このパルス幅ＴＶは、発熱要素の
基準通電時間となるものであり、主に通電の終端を決定
するものである。

カップリング用コンデンサ３７はＯＦσ２０が何らかの
故障により暴走し、１Ｎ１０レベルがハイレベルとなっ
ても通電幅制御回路は、所定時間しか出力しないために
設置されている。このためサーマルヘッドにはいかなる
場合も所定時間しか通電されず安全である。

このようにアナログ量によって発熱要素の終端を決定す
ることは、サーマルプリンタの信頼性を向上することに
なる。

通電幅制御回路３０の出力はインバータ３４を介してト
ランジスタ３６へ伝達される。ヘットトライブエＣ３５
の電源端子３５αをトランジスタ３６がオンオフするた
め、同時に通電可能な発熱要素３の最大通電時間はパル
ス幅ＴＶとなる。

第５図は本発明によるサーマルプリンタの一実施例の構
成を示すプ四ツク図の略図である。第１図、第３図と同
一物は同一番号で示し説明を略す１０は、第１図に示し
たサーマルヘッドである。４３は第５７＜ッファ、４４
は！２バッファ、４５は＠１バッファ、４０は計測手段
、６０はＣＰσ２０を制御するコントロールプワグラム
及び、印加エネルギ判定表６１を有するＲ　ＯＭ　（Ｉ
Ｊ　−ドオンリイメモリ）、５０は発熱要素の駆動履歴
を格納する記憶手段を含むＲＡＭ　（ランダムアクセス
メモリ）であり、５１は次回の印字データ、５２は現印
字データ、５３は前回の印字データを記憶しているレジ
スタをそれぞれ示している。

７０はサーマルヘッド１０を移送するモータ７１のスピ
ードをコントロールするモータｆｌｉ（Ｊ　御手Ｒ１３
８は、印字モードを選択するスイッチを示している。

第６図は、駆動履歴の程度と発熱Ｗ！累への通電時間の
関係を示す印加エネルギ判定表の一実施例である。ＴＶ
は通電幅制御回路３０の出力パルス幅であり、これに係
数Ｋを掛けてそれぞれのパルス幅を算出する。この係数
ＫをＲＯＭ６０内の印加エネルギ判定表６１に記憶させ
ておく。この係数には、この表に限定されるものではな
く実際の印字品質によって最適値を決定する。又、過去
の履歴を何回記憶するかによっても係数にの値、及び記
憶するデータ数が変る。この表をＲＯＭ６０に予め記憶
させておく。

〔作用〕

第７図は本発明の作用を示す説明図であり、以下に詳述
する。

第７図は一例として第６図に示した４種類の履歴がある
と仮定した時の実際の駆動方法を示すものである。

５４は、記憶手段に記憶されたそれぞれのデータを示し
、発熱要素の数がｔｓ　＝　８の場合を示している。そ
れぞれのドツトの駆動履歴は、１又０で表わし、１がオ
ン、０がオフを示している。

８１は１）′ット目の通電波形を示し、斜線部は、休止
時間を示している。ｔのは前回の通電タイミング、ｔｌ
　は現在、ｔ２は次回の通電タイミングを示している。

同様に、８２は３ドツト目、８３は５ドツト目をそれぞ
れ示している。８４は通電パルスの詳細図を示し、ｒｌ
は通電の開始位置タイミングで第１バツフア４５のデー
タをヘッドドライバに送出するタイミングであり、ｒ２
は第２バツフアを、ｒ３は第３バツフアを送出するタイ
ミングである。ｒ４は通電幅制御回路３０で決定される
通電時間の終了を示している。ＴＩ。

Ｔ２　、Ｔ３はそれぞれの通電区間を示し、第７図の実
施例では次の式をほぼ満足している。

ＴＷ＝Ｔ　　Ｉ　　＋Ｔ　　２＋Ｔ　　３’１’１＝、
Ｑ、２　ｘ’ｌ’ｗ Ｔ２＝　　α　１５ＸＴＷ Ｔ　　３　　＝　　０．　６　５　　Ｘ　　Ｔ　　ＷＢ
２．８３に示すように、前回駆動されたドツトは連続し
て通電される場合、ＴＩ区間減じられるため、０．８Ｘ
ＴＷ時間通電され、更に連続する場合はＴ２区間も減じ
られ、Ｔ３のみ通電が印加されることになる。又、８２
のように１ドツト隔てて連続した場合はで２区間が減じ
られ、α８５ＸＴＷ時間となる。

このように２ドツト連続後の通電時間をＴ３゜１ドツト
前がオンの後の通電時間をＴ２＋’Ｉ’３゜２ドツト前
がオンで１ドツト前がオフの時はＴ１＋Ｔ３としかつそ
の関係が Ｔ　５＜Ｔ　２＋Ｔ　３＜Ｔ　Ｉ　＋Ｔ　３　　　とな
るようにすることによって、その時の発熱要素の温度状
態に合致した制御が可能となり、−行印字の中の微小区
間に於いて充分印字品位を向上することが可能となる。

４６はそれぞれのタイミングに於ける印字データを示し
、第１バツフアから順に所定のタイミングｒ１．ｒ２．
ｒ３に於いて送出されるデータをそれぞれ示している。

第１から第３のバッファは一般にラッチ回路やシフトレ
ジスタが用いられるが、ＲＡＭに内蔵することも可能で
、（！ＰＵが順次所定のタイミングにＲＡＭから読み出
して、ヘッドドライブエＯにデータを送出す゛れば良い
。

ｒ４は前記した如く、通１！幅制御回路３０で決定され
る通電パルスの終了である。この通電幅制御回路３０は
、上記した履歴による駆動方法によっても除々に上昇す
るサーマルヘッドの温度を正確に検出して、基準通電時
間を決定し、更に発熱を防止し、印字品質の向上に役立
てるために設置されている。

ＴＶは、通常−行の印字に於いてもサーマルヘッド１０
の温度上昇によって微小に小さくなるが、通電タイミン
グごとに、これを計測することは、ＣＰＵの処理能力等
の制御を受は困難である。

本発明ではこれを解消するため、印刷に先立って、−計
測手段４０を用いてＴＶを計測し記憶させ、−行の印字
中はこれを用いて、駆動履歴に合わせたパルス幅を決定
している。又、画面コピー等の印刷に於いて、印刷デユ
ー、ティが小さい場合は一画面の先頭でのみＴＶを計測
することも可能である。

本実施例では、熱履歴を２ドツト列前まで記憶する方法
を記述しているが、３ドツト列、４ドツト列と数を増し
、かつデータの送出回数を４回。

５回とすることによって更に効果は著るしい。しかし、
印字スピードと、ＣＰＵの処理時間によって限界があり
、通常の文字１％×ｍドツトマトリックスの文字ならば
ｍドツト列以内で充分その効果を発揮することが可能で
ある。それは、第１図に示した如く、発熱要素のあるガ
ラスグレーズ部の直後のペース基材に接して配置された
サーミスタがガラスグレーズ部の直近の温度をきわめて
正確にかつすばやく検出し、サーマルヘッドの印加エネ
ルギにフィードバックするためである。

熱転写プリンタに於いては、普通紙印字が可能なため、
従来のサーマル紙と違い様々な種類の紙をカバーしなけ
ればならない。特に表面の平滑度によって印字品質が左
右される。これを解決するため本発明に於いては、低速
印字モードと高速印字モードの選択が可能となっている
。スイッチ３８によって低速印字モードが選択されると
、モータ制御手段７０がモータ７１を高速時の約２分１
に減速する。これと連動して、通電幅制御回路ボンド紙
のような低平滑紙に於いても鮮明な印字が可能となる。

それは、サーマルヘッドの移動速度を減じ、印加エネル
ギを増加させることによって、紙の繊維にインクが充分
に浸透することができるためである。

も効果があることが確認できた。又この時の印字濃度も
、パルス幅に応じて変化するため、前述の印加エネルギ
判定表の係数をそのまま用いることによって、印字速度
の違いがあっても同様に履歴制御が可能となる。

本実施例では印加エネルギ判定表は、係数で記憶したが
、ＴＶの数値に対する、ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３の数値を時間
で記憶しても良い。

又、計測手段４０は、０ＰＵ２０に内蔵されているタイ
マーもしくは、ソフト手段によって実現することも可能
である。

〔発明の効果〕

本発明は以下の効果を有している。サーマルヘッドの発
熱部の直近の温度を検出するため、常に最適な印加エネ
ルギを加えることが可能である。

そして従来の履歴制御にのみ行なわれていた印字制御方
法の欠点であったサーマルヘッドの蓄熱を防止し、かつ
丈−ミスタ等の感熱素子による印字制御方法の欠点であ
った印字濃度のムラを解消するきわめてすぐれたもので
ある。

発熱要素への通電時間が通電幅制御回路３０というアナ
ログ回路によって決定しているため、ＣＰＵの社是時に
サーマルヘッドへの連続通電を防止することが可能であ
り、信頼性を向上することができる。

通電幅制御回路は、コンデンサへの充放電レベルと、サ
ーマルヘッドの温度を検出するサーミスタを含む基準電
圧を比較するため、発熱要素への通電時間を切シ換えて
も温度変化に対するパルス幅の変化率が同じため、常に
同様の印字特性を有することができる。

又、常に印字に要求される適性な印加エネルギが供給さ
れるため、電力消費を節約するとともに、サーマルヘッ
ドの寿命を大幅に拡大することが可能となる。

更に印刷に先立って通電幅制御回路５０のパルス幅を計
測するため、サーマルヘッドが異常な高温にある時や、
印字デユーティが高い時は、これを検出することが可能
であり、サーマルヘッドの冷却をするために休止時間を
設けることができる。このため印字品質の向上、耐久性
の上昇等が可能となる。

以上のように、本発明はすぐれた特徴、効果を有してい
て、サーマルプリンタにきわめて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

范１図（α）ｌ（ｂ）は、本発明のサーマルヘッド部分
の構成を示す略図である。 １・・・・・・ベース基材 ３・・・・・・発熱要素 ５・・・・・・感熱芙素 第２図（α）、（ｂ）、（ｃ）は、サーマルヘッドに接
触配置されたサーミスタの設置ｓ位の違いによる温度検
出特性の違いを示す説明図である第３図は、本発明に於
ける基準通電時間を決定する通電幅制御回路の一実施例
を示す説明図である。 第４図は、本発明による通電幅制御回路の温度特性を示
す特性曲線図である。 第５図は、本発明によるサーマルプリンタの一実施例の
ブロック図の略図である。 １０・・・・・・サーマルヘッド ３０・・・・・・通電幅制御回路 ４０・・・・・・計測手段 ５０・・・・・・記憶手段 ６１・・・・・・印加エネルギ判定表 ７０・・・・・・モータ制御手段 第６図は、印加エネルギ判定表の一実施例を示す表であ
る。 第７図は、本発明の詳細な説明する説明図である。 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 （α） 叱り井イηのサーミス２イ社！ （Ｃ） 第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の発熱要素を有し、感熱紙又は転写フィルムを
   用いて普通紙に相対的に移動しながら印刷するサーマル
   ヘッドを用いたサーマルプリンタに於いて、少くとも一
   つのコンデンサを基本構成要素とする充放電回路部と、
   前記サーマルヘッドに接触配置され、前記サーマルヘッ
   ドの温度を検出する感熱素子を包含する基準電圧部を有
   し、前記充放電回路部は、前記コンデンサの両端を開閉
   するトランジスタと、前記コンデンサに直列に接続され
   た二つ以上の抵抗器と、該抵抗器の少くとも一つの抵抗
   器の両端を開閉するトランジスタを最小構成要素とし、
   前記コンデンサの充電レベルと前記基準電圧部の出力を
   比較する比較回路を有し、該比較回路の出力時間によっ
   て前記発熱要素の通電時間の終端を決定することを特徴
   とするサーマルプリンタ。 ２）前記サーマルヘッドの基材表面に前記発熱要素を配
   置するガラスグレーズ部を設け、該ガラスグレーズ部に
   対応する前記サーマルヘッドの背面に前記感熱素子を密
   着させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   サーマルプリンタ。