JP2000025258A - サーマルヘッド及び発熱抵抗体の駆動用ｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部ＣＰＵとの接続の必要がなく印字品質を
向上させることができるサーマルヘッドを提供するこ
と。 【解決手段】 絶縁基板２上に発熱抵抗体ユニット３の
発熱抵抗体を駆動するための駆動パルスを出力する駆動
用ＩＣ４１〜４Ｎを一体に設けて成るサーマルヘッド１
において、駆動用ＩＣ４１〜４Ｎ内に、ＰＮ接合ダイオ
ード５１Ａ〜５１Ｃの順方向電圧を利用した温度検知素
子５１を組み込み、温度検知素子５１の両端に生じる出
力電圧ＶＤの値に基づいて駆動パルスのパルス巾の制御
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルヘッドの
温度を検知して通電をサーマルヘッド自身で制限するサ
ーマルヘッドおよび発熱抵抗体の駆動用ＩＣに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリや発券機などに用いられる
感熱記録装置や熱転写記録装置に用いられる従来のサー
マルヘッドは、一般に、基板上に多数の発熱抵抗体とこ
れらの発熱抵抗体をそれぞれ駆動するための駆動用ＩＣ
とを設けて構成されている。ここで、連続的な印字や印
画あるいは周囲温度が常温より高い場合、駆動用ＩＣの
温度が過剰に上昇した結果、駆動用ＩＣの誤動作が起き
たり発熱抵抗体が焼損したりするのを防止するため、基
板上に温度検知素子、例えばサーミスタを１つだけ設
け、この温度検知素子からの出力を外部ＣＰＵにおいて
処理し、これにより駆動用ＩＣの駆動時間が狭めること
で基板温度を制御し、上述の如き素子の損傷や駆動用Ｉ
Ｃの誤動作の発生を防止すると共に、発熱抵抗体の温度
制御を適切に行い、印字品質を向上させるようにした構
成が公知である（例えば、特開昭６１−６８８７８号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術によると、サーミスタ等の温度検知素子を基板上
に設けておき、この温度検知素子からの出力を外部ＣＰ
Ｕによって処理する構成であるから、サーマルヘッドと
外部ＣＰＵとを接続する必要性が生じ、取扱いが不便で
あるという問題点を有している。

【０００４】さらに、このようにして得られた温度情報
は印字パルス巾の適切な設定のために使用されるが、こ
の印字パルス巾の制御をより精度よく行うには発熱抵抗
体の温度を正確に検知する必要があるところ、従来では
基板上の適宜の位置に１つだけ設けられたサーミスタに
より基板温度の検出を行う構成であるから、印字パルス
巾が広すぎて印字が濃くなりすぎたり、又は印字パルス
巾が狭すぎて印字が薄くなりすぎたりするなど印字品質
にむらが生じやすいという問題点を有している。

【０００５】本発明の目的は、したがって、従来技術に
おける上述の問題点を解決することができるようにした
サーマルヘッド及び発熱抵抗体の駆動用ＩＣを提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の発明の特徴は、絶縁基板上に発熱抵抗体及
び該発熱抵抗体を駆動するための駆動パルスを出力する
駆動用ＩＣを一体に設けて成るサーマルヘッドにおい
て、前記駆動用ＩＣ内に、ＰＮ接合ダイオードの順方向
電圧を利用した温度検知素子を組み込み、該温度検知素
子の両端に生じる電圧の値に基づいて前記駆動パルスの
パルス巾の制御を行うようにした点にある。

【０００７】温度検知素子は駆動用ＩＣ内にＰＮ接合ダ
イオードの形態で組み込まれているので、それにより駆
動される発熱抵抗体の近くに温度検知素子が設けられる
ことになり、発熱抵抗体の温度を従来に比べて精度よく
検出できる。

【０００８】請求項２の発明によれば、ＰＮ接合ダイオ
ードを多段直列接続にし、これにより単位温度当りの電
圧変化量を大きくすることができ、検出精度を向上させ
るようにした構成が提案される。

【０００９】請求項３の発明によれば、請求項１又は２
の発明において、温度検知素子から得られる電圧信号
は、前記駆動用ＩＣ内において定電圧発生回路からの一
定電圧と電圧比較器によりレベル比較され、前記電圧信
号が所定レベルに達したときに前記発熱抵抗体への駆動
電流の供給を停止させるようにした構成が提案される。

【００１０】この構成によれば、駆動用ＩＣ内に組み込
まれた温度検知素子からの電圧信号を駆動用ＩＣ内で駆
動パルスのパルス巾制御のために用いるので、外部ＣＰ
Ｕとの接続が不要となる。

【００１１】請求項４の発明によれば、絶縁基板上に発
熱抵抗体及び該発熱抵抗体を駆動するための駆動用ＩＣ
を一体に設けて成るサーマルヘッドにおいて、前記駆動
用ＩＣ内に、ダイオードの逆バイアス時のリーク電流を
利用した温度検知素子を組み込み、該リーク電流の大き
さに基づいて前記発熱抵抗体の駆動パルス巾の制御を行
うようにした構成が提案される。

【００１２】温度検知素子として働くダイオードは駆動
用ＩＣ内に組み込まれ、このダイオードに流れる逆バイ
アス時のリーク電流のレベルが発熱抵抗体の温度を示す
信号として利用される。したがって、発熱抵抗体のより
近くに温度検出素子が設けられることになり、発熱抵抗
体の温度を従来に比べて精度よく検出できる。

【００１３】請求項５の発明によれば、発熱抵抗体を駆
動するための駆動パルスを出力する駆動用ＩＣにおい
て、ＰＮ接合ダイオードの順方向電圧を利用した温度検
知素子を組み込み、該温度検知素子の両端に生じる電圧
の値に基づいて前記駆動パルスのパルス巾の制御を行う
ようにした構成が提案される。

【００１４】請求項６の発明によれば、発熱抵抗体を駆
動するための駆動パルスを出力する駆動用ＩＣにおい
て、ダイオードの逆バイアス時のリーク電流を利用した
温度検知素子を組み込み、該リーク電流の大きさに基づ
いて前記発熱抵抗体の駆動パルス巾の制御を行うように
した構成が提案される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。

【００１６】図１において、１は本発明によるサーマル
ヘッドの実施の形態の一例を示す斜視図であり、絶縁基
板２上に発熱抵抗体ユニット３と複数の駆動用ＩＣ４１
〜４Ｎが一体に設けられている。発熱抵抗体ユニット３
は多数の発熱抵抗体（図示せず）が所定のピッチで長手
方向に設けられて成る公知の構成のものであり、これら
の発熱抵抗体の１つ１つは対応する駆動用ＩＣによって
駆動される。本実施の形態では、発熱抵抗体の６４個毎
に１つの駆動用ＩＣが割り当てられている。

【００１７】図２は、駆動用ＩＣ４１の構成を示すブロ
ック図であり、ＳＦは、タンデム接続された６４個のＤ
型フリップ・フロップ（Ｄ−ＦＦ）Ｄ１〜Ｄ６４から成
る６４ビットのシフトレジスタである。シフトレジスタ
ＳＦは、クロック入力端子ＣＬＫに供給されるクロック
パルスに応答して、シリアルデータ入力端子Ｓ１から入
力される印字のためのビットシリアルな印字データを６
４ビット分受け取ってセットしておくためのものであ
る。この６４ビット分の印字データは、発熱抵抗体ユニ
ット３によって印字すべき１ライン分の印字データの一
部となっている。なお、ＳＯはシフトレジスタＳＦのシ
リアルデータ出力端子である。

【００１８】ラッチ回路ＬＣは、シフトレジスタＳＦの
各Ｄ型フリップ・フロップＤ１〜Ｄ６４に対応したラッ
チ素子（ＬＡ）Ｌ１〜Ｌ６４から成り、データラッチ信
号入力端子ＬＣＨＸのレベルが「Ｌ」のとき、シフトレ
ジスタＳＦにセットされている６４ビットの印字データ
を対応するラッチ素子Ｌ１〜Ｌ６４に読み込んでラッチ
し、データラッチ信号入力端子ＬＣＨＸのレベルが
「Ｈ」のときは直前のデータを保持する構成となってい
る。

【００１９】ラッチ回路ＬＣを構成するラッチ素子Ｌ１
〜Ｌ６４の各出力は、対応して設けられたアンドゲート
Ａ１〜Ａ６４の各第１入力端子に入力されており、アン
ドゲートＡ１〜Ａ６４の各出力によって対応する駆動ト
ランジスタＴ１〜Ｔ６４をオン、オフ制御することがで
きる構成となっている。

【００２０】ドライバ出力端子ＤＯ１〜ＤＯ６４には駆
動トランジスタＴ１〜Ｔ６４が接続されてＮチャンネル
オープンドレイン出力となっており、ドライバ出力端子
ＤＯ１〜ＤＯ６４に接続される各発熱抵抗素子（図示せ
ず）への通電が、対応する駆動トランジスタＴ１〜Ｔ６
４により、ラッチ回路ＬＣのラッチデータの内容に従っ
て制御される。

【００２１】ドライバーストローブ入力端子ＳＴＢＸか
らの信号は、インバータＩＮを介してアンドゲートＡ１
〜Ａ６４の各第２入力端子に入力されており、ドライバ
ーストローブ入力端子ＳＴＢＸに「Ｌ」レベルの信号が
与えられたときにラッチ回路ＬＣのラッチデータが駆動
トランジスタＴ１〜Ｔ６４に出力される。なお、ＶＤＤ
はロジック系正電源端子、ＧＮＤはアース端子である。

【００２２】駆動用ＩＣ４１の基本構成はこのように、
従来公知のものであり、シリアルデータ入力端子ＳＩか
ら供給されるビットシリアルな印字データをシフトレジ
スタＳＦに一旦格納し、データラッチ信号入力端子ＬＣ
ＨＸのレベルが「Ｌ」のときこの印字データをラッチ回
路ＬＣにラッチし、ドライバーストローブ入力端子ＳＴ
ＢＸが「Ｌ」レベルとなったときにアンドゲートＡ１〜
Ａ６４を介して駆動トランジスタＴ１〜Ｔ６４に与え、
ドライバ出力端子ＤＯ１〜ＤＯ６４に接続されている図
示しない発熱抵抗体をこの印字データに従って駆動する
ことができる。

【００２３】駆動トランジスタＴ１〜Ｔ６４のオン、オ
フ動作に応答して発熱抵抗体に電流が流れることにより
発熱抵抗体ユニット３の温度が上昇し、発熱抵抗体ユニ
ット３を構成する各発熱抵抗体の温度が高すぎてしま
い、印字が通常よりも濃くなって印字品質が低下するの
を防止するため、本発明による駆動用ＩＣ４１は、温度
検知部５が一体に組み込まれており、温度検知部５の出
力によってアンドゲートＡ１〜Ａ６４の開閉動作が制御
される構成となっている。

【００２４】図３は、駆動用ＩＣ４１内に一体に構成さ
れている温度検知部５の回路図である。温度検知部５に
おいて、５１は温度検知素子で、本実施の形態の場合に
は、３つのＰＮ接合ダイオード５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ
が直列に接続された構成となっている。温度検知素子５
１には、定電流回路５２から一定電流Ｉが供給されてお
り、これによりＰＮ接合ダイオード５１Ａ〜５１Ｃが順
方向にバイアスされることにより温度検知素子５１に生
じる順方向電圧が出力電圧ＶＤとして取り出されてい
る。この出力電圧ＶＤは、ＰＮ接合ダイオード５１Ａ〜
５１Ｃの各順方向電圧が温度と所定の相関関係にあるた
め、その時の駆動用ＩＣ４１の温度を示す信号となって
いる。この実施の形態では駆動用ＩＣ４１の温度が上昇
するに従って出力電圧ＶＤのレベルは低下することにな
る。

【００２５】出力電圧ＶＤは電圧比較器５３の＋入力端
子に与えられ、その−入力端子には定電圧発生回路５４
からの一定電圧ＶＲが与えられている。一定電圧ＶＲの
値は、駆動用ＩＣ４１の温度が発熱抵抗体の駆動を停止
すべき所定値に達した場合の出力電圧ＶＤのレベルに設
定されており、したがって、駆動用ＩＣ４１の温度が上
記所定値以下の場合には電圧比較器５３の出力のレベル
は「Ｈ」である。一方、駆動用ＩＣ４１の温度が発熱抵
抗体の駆動を停止すべき上記所定値に達した場合、電圧
比較器５３の出力のレベルは「Ｌ」となる。

【００２６】電圧比較器５３の出力は温度検知部５の出
力として、図２に示すように、アンドゲートＡ１〜Ａ６
４の各第３入力端子に接続されている。したがって、駆
動用ＩＣ４１の温度が上記所定値を超えると、アンドゲ
ートＡ１〜Ａ６４は強制的に閉じられ、発熱抵抗体への
駆動パルスの供給が停止される。

【００２７】以上、駆動用ＩＣ４１の構成について詳細
に説明したが、他の駆動用ＩＣ４２〜４Ｎも全く同様の
構成であるから、これらについて同様の説明を繰り返す
のを省略する。

【００２８】サーマルヘッド１は以上のように構成され
ているので、駆動用ＩＣ４１〜４Ｎのそれぞれに１ライ
ンの印字のための所要の印字データがセットされた後、
ドライバーストローブ入力端子ＳＴＢＸを「Ｌ」レベル
にすることにより発熱抵抗体ユニット３の発熱抵抗体の
それぞれに所要の駆動パルスが印加され、図示しない感
熱紙に所要の記録が行われる。

【００２９】このようにして発熱抵抗体ユニット３を駆
動用ＩＣ４１〜４Ｎによって駆動すると発熱抵抗体ユニ
ット３の温度が上昇し、駆動用ＩＣ４１〜４Ｎから所与
のパルス巾の駆動用パルスを出力したのでは発熱抵抗体
の温度が上昇しすぎてしまい、印字濃度が濃くなりす
ぎ、印字品質が低下するという事態を生じる虞がある。

【００３０】しかしながら、図１に示した本発明による
サーマルヘッド１においては、駆動用ＩＣ４１〜４Ｎ内
にそれぞれ温度検知部５が一体に組み込まれているた
め、発熱抵抗体ユニット３の印字のための発熱により絶
縁基板２の温度が上昇すると、発熱抵抗体ユニット３の
すぐ近くに設けられている駆動用ＩＣ４１〜４Ｎもこれ
と同様の温度変化を示すことになり、各温度検知部５に
おいて発熱抵抗体ユニット３の対応する部分の温度を適
確に検知することができる。

【００３１】この結果、発熱抵抗体ユニット３の温度が
所定値を超えると、発熱抵抗体ユニット３の発熱素子へ
の駆動パルスの出力が停止せしめられるので、発熱抵抗
体ユニット３の駆動が常に適切に行われ、良好な印字品
質を保証することができる。

【００３２】また、サーマルヘッド１では、駆動用ＩＣ
４１〜４Ｎ内に一体に組み込まれた温度検知部５によっ
て上述の如くして適確な温度検出を行うことができる上
に、その検出結果により駆動用パルスの印加停止制御を
駆動用ＩＣ４１〜４Ｎの内部でおこなうので、従来のよ
うにサーマルヘッド１の外部のＣＰＵと配線接続する必
要がないという利点も有している。

【００３３】本実施の形態では、温度検出素子として、
ＰＮ接合ダイオードを用い、ＰＮ接合ダイオードの順方
向電圧降下の温度特性を利用して駆動用ＩＣ４１〜４Ｎ
の温度、すなわち発熱抵抗体の温度を検出する構成とし
たが、この場合、ＰＮ接合ダイオードを３段接続にした
ので、単位温度変化当りの出力電圧ＶＤの変化を大きく
とることができ、良好な温度検出精度を得ることができ
る。しかし、ＰＮ接合ダイオードの使用数はこれに限定
されるものではなく、１個でもよいし、その他任意の個
数とすることができるのは勿論である。

【００３４】さらに、ＰＮ接合ダイオードの順方向電圧
降下に代えて、ダイオードを逆バイアス状態にしたとき
のリーク電流のレベルを検出して温度検出を行う構成と
してもよい。

【００３５】図４には、図２に示した駆動用ＩＣの変形
例が示されている。図４に示されている駆動用ＩＣ１４
１は、温度検知部１０５が、ドライバーストローブ入力
端子ＳＴＢＸからの信号に応答してアンドゲートＡ１〜
Ａ６４を開閉制御し、これにより発熱抵抗体の温度を制
御する構成となっている。駆動用ＩＣ１４１のその他の
構成は図２の駆動用ＩＣ４１の構成と同一であるから、
図４の各部のうち、図２の各部と同一の部分には同一の
符号を付し、それらの説明を重複して行うのを省略す
る。

【００３６】図５には、図４に示した温度検知部１０５
の詳細回路図が示されている。温度検知部１０５の回路
構成は、図３に示されている温度検知部５の回路構成に
おいて、電圧比較器５３の出力にアンドゲート１５５を
設け、ドライバーストローブ入力端子ＳＴＢＸからの信
号ＩＮをインバータ１５６でレベル反転させた信号と電
圧比較器５３の出力信号との論理積をアンドゲート１５
５によって得、このアンドゲート１５５の出力信号によ
ってアンドゲートＡ１〜Ａ６４を開閉制御するように構
成されている。

【００３７】この構成によると、図６に示されるよう
に、信号ＩＮが（Ａ）に示すように時点ｔ１〜ｔ２まで
の間「Ｌ」レベルとなったとしても、時点ｔ３で温度上
昇が検出され、電圧比較器５３の出力信号ＴＤのレベル
が「Ｌ」となると、ドライバ出力が時点ｔ３でオフとな
り、発熱抵抗体への給電が停止される。

【００３８】この結果、発熱抵抗体の温度が低下し、時
点ｔ４において電圧比較器５３の出力信号ＴＤが再び
「Ｌ」レベルとなるとドライバ出力はオンとなる。この
結果、ｔ１〜ｔ３及びｔ４〜ｔ２の間だけ発熱抵抗体に
電流が流れることになり、これにより発熱抵抗体が過剰
に高い温度となるのを有効に防止することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、駆動用Ｉ
Ｃ内に温度検出用のＰＮ接合ダイオード素子を組み込
み、これにより発熱抵抗体の温度検出を行うようにした
ので、発熱抵抗体の温度を精度よく検出することができ
る。

【００４０】また、温度検出素子を駆動用ＩＣに組み込
んだので、温度検出素子を別途基板上に設ける工程が省
け、コストの低下を期待することができる。

【００４１】さらに、駆動用ＩＣ内に組み込んだ温度検
出素子からの出力電圧にしたがって駆動用パルスの印加
時間の制御を行う構成としたので、これによりサーマル
ヘッドを外部ＣＰＵと接続する必要がなくなり、従来に
おけるサーマルヘッドと外部ＣＰＵとの間の配線の問題
を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるサーマルヘッドの実施の形態の一
例を示す斜視図。

【図２】図１に示した駆動用ＩＣの構成を示すブロック
図。

【図３】図２に示した駆動用ＩＣ内に一体に構成されて
いる温度検知部の構成を示す回路図。

【図４】図２に示した駆動用ＩＣの変形例を示すブロッ
ク図。

【図５】図４に示した温度検知部の詳細回路図。

【図６】図５に示した回路のタイミングチャ−ト。

【符号の説明】

１ サーマルヘッド ２ 絶縁基板 ３ 発熱抵抗体ユニット ５、１０５ 温度検知部 ４１〜４Ｎ、１４１ 駆動用ＩＣ ５１ 温度検知素子 ５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ ＰＮ接合ダイオード ５３ 電圧比較器 ５４ 定電圧発生回路 Ａ１〜Ａ６４ アンドゲート ＶＤ 出力電圧 ＶＲ 一定電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金久保 圭秀 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 石井 和敏 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 五島 澄隆 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C065 GA01 HA17 HA23 KK01 KK03 KK05 KK11 KK15 KK16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に発熱抵抗体及び該発熱抵抗
   体を駆動するための駆動パルスを出力する駆動用ＩＣを
   一体に設けて成るサーマルヘッドにおいて、前記駆動用
   ＩＣ内に、ＰＮ接合ダイオードの順方向電圧を利用した
   温度検知素子を組み込み、該温度検知素子の両端に生じ
   る電圧の値に基づいて前記駆動パルスのパルス巾の制御
   を行うようにしたことを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 前記ＰＮ接合ダイオードを多段直列接続
   にした請求項１記載のサーマルヘッド。
3. 【請求項３】 前記駆動用ＩＣ内に定電圧発生回路と電
   圧比較器とを設け、前記温度検知素子から得られた電圧
   信号と前記定電圧発生回路からの一定電圧とを前記電圧
   比較器によりレベル比較し、前記電圧信号が所定レベル
   に達したときに前記発熱抵抗体への駆動電流の供給を停
   止させるようにした請求項１又は２記載のサーマルヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 絶縁基板上に発熱抵抗体及び該発熱抵抗
   体を駆動するための駆動用ＩＣを一体に設けて成るサー
   マルヘッドにおいて、前記駆動用ＩＣ内に、ダイオード
   の逆バイアス時のリーク電流を利用した温度検知素子を
   組み込み、該リーク電流の大きさに基づいて前記発熱抵
   抗体の駆動パルス巾の制御を行うようにしたことを特徴
   とするサーマルヘッド。
5. 【請求項５】 発熱抵抗体を駆動するための駆動パルス
   を出力する駆動用ＩＣにおいて、ＰＮ接合ダイオードの
   順方向電圧を利用した温度検知素子を組み込み、該温度
   検知素子の両端に生じる電圧の値に基づいて前記駆動パ
   ルスのパルス巾の制御を行うようにしたことを特徴とす
   る発熱抵抗体の駆動用ＩＣ。
6. 【請求項６】 発熱抵抗体を駆動するための駆動パルス
   を出力する駆動用ＩＣにおいて、ダイオードの逆バイア
   ス時のリーク電流を利用した温度検知素子を組み込み、
   該リーク電流の大きさに基づいて前記発熱抵抗体の駆動
   パルス巾の制御を行うようにしたことを特徴とする発熱
   抵抗体の駆動用ＩＣ。