JP2547862B2 - サーマルヘッド駆動装置 - Google Patents

サーマルヘッド駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、複数の発熱抵抗体を有し、その発熱抵抗
体を通電することにより、印字を可能とするサーマルヘ
ッド駆動装置に関するものである。
(ロ)従来の技術 従来のサーマルヘッドは、温度、印字周期、発熱抵抗
体の抵抗値あるい熱履歴等により、印字濃度がバラツキ
やすいことは周知の事実であり、印字濃度を一定にする
為にサーマルヘッドの発熱抵抗体を駆動する電流値や通
電時間を制御する駆動装置が考えられている。
第10図は、従来のサーマルヘッド駆動装置を示すブロ
ック図である。サーマルヘッド1は、複数の発熱抵抗体
2と発熱抵抗体2を駆動するドライバーIC3とサーマル
ヘッド1の温度を検出するサーミスタ13とを有してお
り、A/D変換器4はサーミスタ13からのアナログ温度デ
ータをデジタル温度データに変換してマイクロコンピュ
ータ7に入力する。また、サーマルヘッド1の発熱抵抗
体2の抵抗値はランク分けによりコード化され、エンコ
ーダスイッチ14により抵抗値のコードをマイクロコンピ
ュータ7に入力する。マイクロコンピュータ7は、前記
デジタル温度データや抵抗値のコードや印字周期や熱履
歴データなどから決定されるROMテーブル10のアドレス
において、ROMテーブル10のデータをアクセスして駆動
パルス幅データを得て、その駆動パルス幅データをパル
ス幅制御回路5に入力し、パルス幅の制御された駆動パ
ルス信号(▲▼信号)を発生させ、サーマ
ルヘッド1の印字濃度を一定に維持するようにしてい
る。
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかし、このような従来のサーマルヘッド駆動装置に
おいては、サーマルヘッドの製造工程におて、一旦、ヘ
ッドの固有抵抗値またはそのコード情報を表示する必要
があり、また、このサーマルヘッドを組み込む装置側に
前記コード情報を設定する手段とコード情報を読み込み
手段が必要となる為、サーマルヘッドの製造及び駆動装
置の設計、製造において特別な配慮を必要とするばかり
ではなく、サーマルヘッド及び装置のコストアップの要
因ともなっていた。
又、この方法では固有抵抗値が段階的に決定されるた
め、微調整が困難であり、また、製造後に抵抗変化があ
った場合の対応も出来なかった。更に、この方法では、
マイクロコンピュータによるデジタル処理を行っている
関係から、回路のメモリー容量及びマイクロコンピュー
タの制御プログラムが増大するという問題点があった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
比較的簡単な回路と簡単な制御プログラムで安価に均一
な印字濃度か得られるサーマルヘッド駆動装置を提供す
るものである。
(ニ)課題を解決するための手段 この発明は、印字ドットに対応する発熱抵抗体を基板
上に複数個配列してなるサーマルヘッドの各発熱抵抗体
に、印字データに対応する駆動パルスを印加して印字を
行うように構成したサーマルヘッド駆動装置において、
前記発熱抵抗体と同一の製造工程で同一基板上に形成さ
れた印字に寄与しないダミー抵抗と、印字を行うための
駆動パルスを出力するパルス出力手段と、前記駆動パル
スの波高値およびパルス幅の一方を制御して任意に印字
濃度を設定する濃度制御手段と、サーマルヘッドの温度
を検出する温度検出手段と、前記ダミー抵抗の抵抗値と
温度検出手段の出力とに対応して前記駆動パルスの波高
値およびパルス幅の他方を補正して印字濃度を一定に保
持する温度補償手段とを備え、前記温度検出手段および
前記温度補償手段を前記サーマルヘッド内部に設けると
ともに、前記パルス出力手段および濃度制御手段を前記
サーマルヘッド外部に設けてなることを特徴とするサー
マルヘッド駆動装置である。
この発明においては、サーマルヘッドにおける発熱抵
抗体の抵抗値とサーマルヘッドの温度に応じてサーマル
ヘッド内部で駆動パルスの電圧を制御すると同時に、外
部から他の要因に応じて駆動パルスのパルス幅を制御す
るようにしてもよいし、サーマルヘッド内部でパルス幅
を制御すると同時に外部より駆動パルス電圧を制御する
ようにしてもよい。
前記サーマルヘッドでは、通常、セラミック等の耐熱
性と平坦性にすぐれた絶縁基板上に500〜5000個の発熱
抵抗体が直線状に配置され、その1個1個が画素を出力
(印字)できるように形成されることが好ましい。
前記発熱抵抗体へ通電する手段には、通常、クロック
信号に同期してシリアル印度データを入力するシフトレ
ジスタと、このシフトレジスタ印字デジタを▲
▼信号によってラッチするラッチ回路とを備え、ラッチ
されたシリアル印字データと▲▼信号のパ
ルス波形に応じて発熱抵抗体へ通電パターンを出力する
ドライバーICを用いることができる。前記サーマルヘッ
ドの温度を検出する場合には、温度検出手段に例えば、
Fe3O4とMgCr2O4またはMgAl2O4の固溶体やNiO,Mn2O3,CO2
O3を混合焼結したサーミスタ等を使用することができ
る。その場合、温度検出手段は、前記発熱抵抗体の近辺
に配設され、サーマルヘッドの温度を検出して抵抗値に
変換することが好ましい。
駆動パルスの電圧を制御する手段には、抵抗変化によ
り出力電圧が変化する4端子レギュレータ(例えば、シ
ャープ(株)製PQ30RV)を用いると安価で回路的にも簡
単である。駆動パルス幅を制御する手段をサーマルヘッ
ド内部に配設する場合には、抵抗変化により基準電圧が
変化する電圧比較器によって、のこぎり状の積分波を短
形波に変換してパルス制御を行うものを用いると安価で
回路的にも簡単である。
従って、サーマルヘッド固有の発熱抵抗体の抵抗値に
対し、駆動パルスの幅又は電圧、つまり駆動エネルギー
を制御してサーマルヘッド個々の印字濃度バラツキをお
さえる手段としては前記電圧制御手段である4端子レギ
ュレータの入力に前記ダミー抵抗を接続して駆動パルス
の電圧を制御するか又は、前記パルス幅制御手段の基準
電圧決定回路に前記ダミー抵抗を接続して駆動パルスの
幅を制御すればよい。
(ホ)作用 サーマルヘッドに印字のための発熱抵抗体と同一の製
造工程で同一基板上に形成された印字に寄与しないダミ
ー抵抗を備え、ダミー抵抗の抵抗値に対応して駆動パル
スの電圧又は幅制御する。ダミー抵抗の抵抗値は発熱抵
抗体の抵抗値を代表するのでサーマルヘッドの印字濃度
の均一化をはかることができる。
(ヘ)実施例 以下、この発明の実施例を図面により詳細に説明す
る。第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図であ
り、サーマルヘッド101は、複数の発熱抵抗体102と、発
熱抵抗体102と同一プロセスで同一基板上に形成された
ダミー抵抗112を有し、さらに前記発熱抵抗体102を駆動
する複数のドライバーIC103と、サーマルヘッド1の温
度を検出する為のサーミスタ105と、発熱抵抗体102を駆
動する電圧VHを制御する為の電圧制御回路104を備えて
いる。107は▲▼信号のパルス幅を制御す
るパルス幅制御回路、108はマイクロコンピュータ、109
は発振回路、110はROMテーブル、111はメモリーであ
る。
ファクシミリやプリンタの場合、通常はメインCPUに
より扱われる印字データはパラレルデータ(例えば8ビ
ットデータ)である為、メインCPUにより送られて来た
パラレル印字データは、パラレル/シリアル変換器106
にてシリアル印字データに変換され、サーマルヘッド10
1に設けられたドライバーIC103に対し、ドライバー制御
信号を共に送り込まれる。
第2図は発熱抵抗体102およびドライバーIC103の基本
回路図である。ドライバーIC103はトランジスタで構成
されるドライバー(インバータ)201と、ゲート回路202
とラッチ回路203とシフトレジスタ204と出力保護回路20
5とからなり、ドライバーICに入力される信号は、ドラ
イバー制御信号(B.E.O信号と▲▼信号とCLO
CK信号)、▲▼信号、及びDATAIN端子209
により入力されるシリアル印字データから構成される。
第1図の電圧制御回路104は任意の直流出力電圧が外
付け抵抗により設定可能な直流出力電圧安定化用の(4
端子)レギュレータICで、ダミー抵抗112の抵抗値にて
ベースとなる駆動電圧VHを決定しておき、更にサーミス
タ105の抵抗変化により駆動電圧VHを変化させようとす
るものである。
次に、第3図のタイミングチャートと第2図のドライ
バーIC103の基本回路図より、サーマルヘッド101を1ラ
イン8分割駆動する場合について説明すると、まずDATA
IN端子209より入力されるシリアル印字データを、CLOCK
端子210より入力されるCLOCK信号に同期させてシフトレ
ジスタ204に送り込む。次に▲▼端子208に入
力される▲▼パルス信号にてシフトレジスタ20
4のシリアル印字データをラッチ回路203にラッチさせ
る。続いてB.E.O端子206を介してB.E.O信号が入力され
ると、▲▼端子207から入力されるドライ
ブパルスの▲▼信号によって発熱抵抗体を
駆動させ、第3図のように▲▼1〜▲
▼8を切り換える。最後にB.E.O信号を“LOW"
に戻して1ラインの印字が終了する。
次に、駆動電圧VHがどのように決定されるかを第4図
〜第6図によって説明する。
第4図はこの実施例で用いた電圧制御用4端子レギュ
レータの結線図である。この4端子レギュレータ(シャ
ープ(株)製 PQ30RV)は内部に基準電圧とコンパレー
タを有し、外付け抵抗により出力電圧が決定される。C1
〜C3は外付けのコンデンサであり、R0は抵抗である。ダ
ミー抵抗112は、発熱抵抗体102の1つと同じ形状である
必要はなく、例えば、Rd[Ω]を基準に作ったものとす
る。
第4図のように、サーミスタ105(抵抗値Rth)とダミ
ー抵抗112を直列に接続すると、サーミスタ105の抵抗値
Rthが大きくなるか、ダミー抵抗112の抵抗値Rdが大きく
なると、出力電圧V0すなわち発熱抵抗体の駆動電圧VHが
高くなる。
第5図は、第4図においてR0=390Ωとし、所定電圧V
inを入力した時のRth+Rdに対する出力電圧Voの変化を
表わしたグラフである。また、第6図はサーミスタ105
の温度特性であり、温度が上昇すると抵抗値は下がる。
以上のことにより第4図のように結線した場合、ダミ
ー抵抗112の抵抗値Rdが大きい時は駆動電圧VHが高くな
り、発熱抵抗体102への印加エネルギーが大きくなる。
また、この印加エネルギーをベースとして、サーミスタ
105の抵抗値が小さくなると、すなわちサーマルヘッド
の温度が高くなると、駆動電圧VHが低くなり、発熱抵抗
体102への印加エネルギーが低くなり、サーマルヘッド
毎に生ずる発熱抵抗体の抵抗値のバラツキやサーマルヘ
ッドの温度変化に対して印字濃度を均一に保つことがで
きる。
以上はサーマルヘッド内部に駆動電圧を制御する電圧
制御回路を設け、発熱抵抗体の抵抗値とサーマルヘッド
の温度に対応して駆動電圧の制御を行い、外部より上記
の抵抗値や温度以外(例えば印字周期、1ライン印字ド
ット数等)の要因によるパルス幅の制御を行うようにし
た例であるが、次にサーマルヘッド内部にパルス幅制御
回路を設け、発熱抵抗体の抵抗値とサーマルヘッドの温
度に対応してパルス幅制御を行い、外部より上記抵抗値
・温度以外の要因による駆動電圧の制御を行うようにし
た他の実施例について、第7図〜第9図により説明す
る。第7図がこの場合のブロック構成図である。第3図
の▲▼信号の幅を制御するパルス幅制御回
路701がサーマルヘッド101の内部に設けられており、駆
動電圧VHはサーマルヘッド外部より電圧制御回路702に
て制御される。その他の構成は第1図に示すブロック図
と同等である。
前記パルス幅制御回路701は第8図に示すように、抵
抗R、コンデンサCおよびダイオードDからなる積分回
路802と、コンパレータPからなる電圧比較回路801とか
ら構成され、サーミスタ105の抵抗Rthの変化によりコン
パレータの基準電圧Vthが変化し、駆動パルス幅thが変
化する。第9図は第8図の(A),(B)および(C)
における電圧波形を示すものである。すなわち、電圧Vt
hか高くなると、出力パルス幅tpが小さくなる。
ダミー抵抗112とサーミスタ105とを第8図のように接
続すると、ダミー抵抗112の抵抗値Rdが大きい時は、駆
動パルス幅tpが大きくなる。
また、このパルス幅をベースとして、サーマルヘッド
の温度が高くなってサーミスタ105の抵抗値Rthが小さく
なると、駆動パルス幅tpが更に小さくなり、発熱抵抗体
102の抵抗値のサーマルヘッド毎のバラツキ及び経年変
化と温度変化があっても印字濃度を均一に保つことがで
きる。
以上のように、ダミー抵抗と比較的簡単な回路でサー
マルヘッド内部に於いて独自に固有の発熱抵抗体の抵抗
値と温度に対応して駆動電圧制御または駆動パルス幅制
御を行うことができる。さらに必要に応じて外部より駆
動パルス幅または駆動電圧を同時に制御し、印字濃度を
均一にすることができる。
なお、上記実施例においてはサーマルヘッド外部よ
り、発熱抵抗体の抵抗値と温度以外の印字濃度のバラツ
キの要因により発熱抵抗体への印加エネルギーの制御を
行ったが、コスト低減の為、省略してもよい。また、上
記例で8分割駆動について説明したが、この発明はそれ
に限定されるものではない。
(ト)発明の効果 この発明によれば、サーマルヘッドの発熱抵抗体の抵
抗値を検出するためのダミー抵抗と、簡単で安価な回路
を設けることにより、個々のサーマルヘッドの発熱抵抗
体の抵抗値バラツキおよびサーマルヘッドの温度変化に
対しても印字濃度を一定に保たせることが出来るため、
サーマルヘッド駆動装置全体として安価でコンパクトな
ものが提供できる。更に、発熱抵抗体の抵抗値が時間的
に変化するような場合でも印字濃度を一定にできる。
また、同時に印字濃度の変動の要因に対応して発熱抵
抗体に印加するエネルギーを外部からも制御できるので
所定の印字濃度を精度よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は第1図に示す発熱抵抗体およびドライバーICの基本回
路図、第3図は第1図に示す実施例の動作を説明するタ
イミングチャート、第4図は第1図に示す電圧制御回路
の電気回路図、第5図は第4図の電圧制御回路の出力電
圧特性を示すグラフ、第6図は第4図のサーミスタの温
度・抵抗特性を示すグラフ、第7図はこの発明の他の実
施例を示すブロック図、第8図は第7図に示す実施例の
パルス幅制御回路の電気回路図、第9図は第8図の電気
回路の各部の波形を示すタイミングチャート、第10図は
従来のサーマルヘッド駆動装置のブロック図である。 101……サーマルヘッド、 102……発熱抵抗体、 103……ドライバーIC、 104……電圧制御回路、 105……サーミスタ、 106……パラレル/シリアル変換器、 107……パルス幅制御回路、 108……マイクロコンピュータ、 109……発振回路、 110……ROMテーブル、 111……メモリー、112……ダミー抵抗

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】印字ドットに対応する発熱抵抗体を基板上
    に複数個配列してなるサーマルヘッドの各発熱抵抗体
    に、印字データに対応する駆動パルスを印加して印字を
    行うように構成したサーマルヘッド駆動装置において、
    前記発熱抵抗体と同一の製造工程で同一の基板上に形成
    された印字に寄与しないダミー抵抗と、印字を行うため
    の駆動パルスを出力するパルス出力手段と、前記駆動パ
    ルスの波高値およびパルス幅の一方を制御して任意に印
    字濃度を設定する濃度制御手段と、サーマルヘッドの温
    度を検出する温度検出手段と、前記ダミー抵抗の抵抗値
    と温度検出手段の出力とに対応して前記駆動パルスの波
    高値およびパルス幅の他方を補正して印字濃度を一定に
    保持する温度補償手段とを備え、前記温度検出手段およ
    び前記温度補償手段を前記サーマルヘッド内部に設ける
    とともに、前記パルス出力手段および濃度制御手段を前
    記サーマルヘッド外部に設けてなることを特徴とするサ
    ーマルヘッド駆動装置。
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