JP2709057B2 - サーマル印刷制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は文字又は図形を印刷するサーマルプリンタに
係わり、特に複数の発熱素子が配列されたサーマルヘッ
ドの温度を最適温度に制御するサーマル印刷制御回路に
関する。 ［従来の技術］ 多数の発熱素子が１列に配設されたサーマルヘッドを
用いて文字又は図形を印刷するサーマルプリンタにおい
ては、サーマルヘッドと印刷用紙とのいずれか一方を固
定して他方を等速移動させながらサーマルヘッドを構成
する各発熱素子を通電加熱して、該当文字又は図形を印
刷用紙に印刷する。 このようなサーマルプリンタにおいて、良好な印刷品
質を得るためにはサーマルヘッドの温度を最適値に制御
する必要がある。例えば、このサーマルプリンタを用い
て第６図に示すようなバーコードを印刷する場合におい
て、サーマルヘッドの幅をバーコードの幅Ｌより大きく
設定し、印刷用紙を矢印方向へバーコードのバー方向の
距離ｌだけ等速移動させながら印刷するとする。この場
合、サーマルヘッドの各発熱素子の発熱量が大きすぎる
と、バーコードを構成する各バー相互間の距離が規格値
以下になり、バーコードを正しく読取ることが不可能に
なる。逆にサーマルヘッドの各発熱素子の発熱量が小さ
すぎると、逆に各バー相互間の距離が規格値以上にな
り、前述と同様にバーコードを正しく読取ることが不可
能になる。 また、同一発熱素子を長時間継続して通電加熱する
と、サーマルヘッドの蓄熱作用により、第７図に示すよ
うに、バーコードの印刷開始位置Ａと印刷終了位置Ｂと
の間において、各バー相互間の距離が変化する懸念もあ
る。 このような問題を回避するために、第８図に示すよう
に、サーマルヘッド１に温度検出用のサーミスタ２を埋
設して、このサーミスタ２から出力される温度検出信号
に応動して、各発熱素子へ印加する加熱パルス信号のパ
ルス幅を調整するようにしたバーコード印字装置が提案
されている（特願昭60-54037）。 このバーコード印字装置においては、外部から入力さ
れるクロックパルス信号CLKのパルス幅を単安定回路
（ワンショットマルチバイブレータ）３でサーミスタ２
からの温度検出信号に応動して変化させている。そし
て、ゲート回路４でもってこの単安定回路３から出力さ
れる加熱パルス信号S1と印刷制御回路５から出力される
前記バーコードのバー方向の距離ｌに対応する印刷指令
信号S2との論理積値として出力する。そして、このゲー
ト回路４から出力されるパルス信号を新たな加熱パルス
信号S3としてサーマルヘッド１の各発熱素子の共通端子
へ印加する。このように構成することによって、印刷時
におけるサーマルヘッド１の温度を印刷に最適の温度に
制御することが可能である。 ［発明は解決しようとする問題点］ しかしながら第８図のように構成されたバーコード印
字装置においてもまだ次のような問題があった。すなわ
ち、印刷制御回路５から前記バーコードのバー方向距離
ｌに対応する期間を有した印刷指令信号S2が入力してい
ない状態では、当然サーマルヘッド１の各発熱素子には
加熱パルス信号S3も印加されないので、印刷指令信号S2
が終了すると、すなわち第６図に示す一つのバーコード
の印刷が終了すると、サーマルヘッド１の温度が印刷最
適温度Tm以下へ低下する。そして、次のバーコードを印
刷する場合に、印刷制御回路５から再び印刷指令信号S2
が出力され、加熱パルス信号S3が入力されると、サーマ
ルヘッド１は元の印刷最適温度Tmへ上昇する。 一般に、サーマルプリンタを使用してバーコード等の
図形を印刷する場合は、同一形状バーコードを数個単位
で印刷する。そして、一連の同一コードのバーコードの
印刷が終了すると、コードを変更してやはり数個連続し
て印刷する。このような印刷手順であれば、同一のバー
コートを印刷している期間においては、一つのバーコー
ド印刷と次のバーコード印刷との間の時間は非常に短い
のでサーマルヘッド１の温度低下は少ないが、一連の同
一コードのバーコード印刷が終了して次の種類のバーコ
ード印刷を開始するまでの印刷待機時間が長くなる。し
たがって、その待機時間中にサーマルヘッド１の温度が
印刷最適温度Tmから常温Ts近くの雰囲気温度へ低下す
る。 したがって、一連の同一種類のバーコードを印刷する
度に、サーマルヘッド１の温度が常温Tsと印刷最適温度
Tmとの間を往復することになる。例えばサーマルプリン
タ内の常温Tsが約25℃で印刷最適温度Tmが約70℃であれ
ば、その温度差は45℃になり、サーマルヘッド１は一連
の文字又は図形を印刷する度に45℃の温度差履歴を辿る
ことになる。したがって、熱疲労によりサーマルヘッド
の寿命が短くなる問題がある。 また、一つの種類の文字又は図形の印刷を開始する度
にサーマルヘッドの温度を常温Tsから印刷最適温度Tmま
で上昇させる必要があるので、印刷開始時に多大の熱量
を短時間に発生させなければならない。前述したように
発熱素子の発生熱量を増加するには加熱パルス信号S1の
パルス幅を長くすることで対応しているので、短時間に
多大の熱量を発生することは困難である。したがって、
良好な印刷品質を維持するためには印刷速度を低くしな
ければならない不都合がある。 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、サーマルヘッドを一定温
度に予熱するために各発熱素子に予熱パルス信号を印加
することによって、一連の印刷動作時と印刷動作時でな
い印刷待機時とにおける温度差を減少でき、サーマルヘ
ッドの寿命を延長できるとともに印刷品質を低下するこ
となく文字又は図形の印刷速度を大幅に向上できるサー
マル印刷制御回路を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明のサーマル印刷制御回路においては、複数の発
熱素子が配列されたサーマルヘッドと、サーマルヘッド
の温度を検出して温度検出信号を出力する温度検出器
と、サーマルヘッドの各発熱素子に印加するための基本
パルス信号を出力するパルス発生手段と、パルス発生手
段から出力される基本パルス信号に同期して、温度検出
信号に基いてサーマルヘッドが印刷最適温度となる加熱
パルス幅を有する加熱パルス信号を出力する第１の単安
定回路と、パルス発生手段から出力される基本パルス信
号に同期して、第１の単安定回路から出力される加熱パ
ルス信号の加熱パルス幅より狭い固定パルス幅を有する
固定パルス信号を出力する第２の単安定回路と、第１の
単安定回路から出力された加熱パルス信号の加熱パルス
幅から第２のの単安定回路から出力された固定パルス信
号の固定パルス幅を減算して、サーマルヘッドが印刷最
適温度より低い予熱温度となる予熱パルス幅を有した予
熱パルス信号を出力するアンドゲート回路と、アンドゲ
ート回路から出力される予熱パルス信号を発熱素子へ印
加するとともに、印刷指令信号に応動して第１の単安定
回路から出力される加熱パルス信号を発熱素子へ印加す
るゲート回路と備えている。 ［作用］ このように構成されたサーマル印刷制御回路において
は、印刷指令信号の送出期間中においては、第１の単安
定回路からサーマルヘッドが印刷最適温度になる加熱パ
ルス幅を有した加熱パルス信号がサーマルヘッドの各発
熱素子へ印加される。 また、印刷指令信号が送出されていない期間において
は、アンドゲート回路からサーマルヘッドが印刷最適温
度より低い予熱温度になる予熱パルス幅を有した予熱パ
ルス信号がサーマルヘッドの各発熱素子へ印加される。 したがって、サーマルヘッドの温度は印刷時には制御
温度が高い加熱パルス信号の印刷最適温度に制御され、
印刷待機時には予熱パルス信号により印刷最適温度より
低い予熱温度に制御される。その結果、印刷動作時と印
刷待機時との間における温度差が必要最低限に制御さ
れ、サーマルヘッドの温度変化量が抑制され、サーマル
ヘッドの長寿命化と印字品質向上とを図れる。 また、アンドゲート回路から出力される予熱パルス信
号の予熱パルス幅は、サーマルヘッドの現在時点の温度
で定まる加熱パルス信号の加熱パルス幅から第２の単安
定回路で作成された固定パルス信号の固定パルス幅を減
算した値となる。したがって、この予熱パルス信号の予
熱パルス幅もサーマルヘッドの現在時点の温度の変化に
応じて変化する。 すなわち、サーマルヘッドの現在時点の温度が高い場
合は予熱パルス幅が狭くなり加熱量も少なくなる。ま
た、サーマルヘッドの現在時点の温度が低い場合は予熱
パルス幅が広くなり加熱量も多くなる。したがって、印
刷待機中においても、サーマルヘッドは次の印刷動作に
備えた最適予熱温度に制御される。 ［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。 第１図は実施例のサーマル印刷制御回路を示す回路図
である。図中11は例えばマイクロコンピュータ等から形
成された制御部であり、この制御部11のデータ端子Ｄか
らサーマルヘッド13のデータラッチ回路12へ印刷すべき
文字又は図形の印刷データが送出される。データラッチ
回路12は入力した印刷データを一時記憶するとともに、
サーマルヘッド13の各データ端子D1〜DNへ印加する。 サーマルヘッド13は例えば第２図に示す回路構成を有
している。＋V_Dの駆動電圧の電源端子にそれぞれスイッ
チングトランジスタ14を介して複数の発熱素子15が接続
されており、各発熱素子15の共通端子はトランジスタ16
を介して接地されている。そして、各スイッチングトラ
ンジスタ14のそれぞれのベースには前記各データ端子D1
〜DNからそれぞれ印刷データ信号が入力される。また、
トランジスタ16のベースには後述する第１図のゲート回
路17から出力される加熱パルス信号又は予熱パルス信号
が入力される。さらに、このサーマルヘッド13の各発熱
素子15を固定保持する支持部材にはこのサーマルヘッド
13の温度を検出するための温度検出器としてのサーミス
タ18が埋設されている。 第１図において、制御部11の出力端子G1から印刷開始
信号が印刷制御回路19へ入力される。印刷制御回路19は
印刷開始信号が入力されると、一つの文字又は図形を印
字するに要する時間T₁だけＨレベルとなる印刷指令信号
ｂをゲート回路17のアンドゲート17aの一方の入力端へ
入力する。 また、前記制御部11はパルス発生手段を構成する。こ
の制御部11の出力端子CLKから出力されるクロック信号
（基本パルス信号ｃ）は第１のパルス幅制御回路20を構
成する第１の単安定回路20dのトリガ端子Tr₁へ入力され
る。この第１の単安定回路20dは、トリガ端子Tr₁に前記
基本パルス信号ｃが入力されると、入力時刻からこの回
路に外付けされたコンデンサ20aおよび抵抗20b,20cの時
定数で定まる一定時間T₂だけＨレベルとなるパルス信
号、すなわち加熱パルス信号ｄを出力端子Ｑから出力す
る。前記抵抗20cの両端に前記サーマルヘッド13のサー
ミスタ18が接続されている。したがって、サーミスタ18
の抵抗値が変化すると、出力端子Ｑから出力される加熱
パルス信号ｄのパルス幅T₂が変化する。この第１の単安
定回路20dから出力される加熱パルス信号ｄは前記ゲー
ト回路17のアンドゲート17aの他方の入力端子へ入力さ
れるとともに第２のパルス幅制御回路21を構成するアン
ドゲート21aの一方の入力端子へ入力される。 前記制御部11から出力される基本パルス信号ｃは前記
第１の単安定回路20dへ入力されるとともに第２のパル
ス幅制御回路21を構成する第２の単安定回路21bのトリ
ガ端子Tr₂へ入力される。この第２の単安定回路21bは、
トリガ端子Tr₂へ基本パルス信号ｃが入力すると、入力
時刻からこの回路に外付けされたコンデンサ21cおよび
抵抗21dの時定数で定まる一定の固定時間T₃だけＬレベ
ルとなる固定パルス幅T₃を有した固定パルス信号ｅを出
力端子から前記アンドゲート21aの他方の入力端子へ
送出する。 第２のパルス幅制御回路21のアンドゲート21aから出
力されたパルス信号は予熱パルス信号ｆとしてアンドゲ
ート22の一方の入力端子を介してゲート回路17のオアゲ
ート17bの一方の入力端子へ入力される。したがって、
前記アンドゲート21aは、第１の単安定回路20dから出力
された加熱パルス信号ｄの加熱パルス幅T₂から第２の単
安定回路21bから出力された固定パルス信号ｅの固定パ
ルス幅T₃を減算した予熱パルス幅T₄を有した予熱パルス
信号ｆを出力するアンドゲート回路を構成する。そし
て、オアゲート17bの他方の入力端子にはアンドゲート1
7aから出力される加熱パルス信号ｇが入力される。そし
て、ゲート回路17のオアゲート17bから出力される出力
信号ｈは前記サーマルヘッド13のトランジスタ16のベー
スへ入力される。 さらに、前記制御部11の出力端子G2から一連の印刷動
作期間T₀を示す印刷制御信号ａが前記アンドゲート22の
他方の入力端子へ入力されている。この一連の印刷動作
期間T₀は複数の文字又は図形を連続して印刷する場合に
おける一連の文字又は図形を印刷するに要する時間を示
し、例えば印刷文字数又は印刷図形数に応じて操作者が
別途設けられた操作パネルから設定することも可能であ
る。 次に、このように構成されたサーマル印刷制御回路が
組込まれたサーマルプリンタを用いて第３図に示すバー
コードの図形を複数個印刷する場合の動作を第４図のタ
イムチャートを用いて説明する。 先ず、制御部11の出力端子CLKから周期T₅を有する基
本パルス信号ｃが出力されているので、第１の単安定回
路20dからパルス幅T₂を有する加熱パルス信号ｄが出力
される。また、第２の単安定回路21bから固定パルス幅T
₃を有するパルス信号ｅが出力される。その結果、アン
ドゲート21aから出力される予熱パルス信号ｆのパルス
幅T₄は加熱パルス信号ｄのパルス幅T₂からパルス信号ｅ
の固定パルス幅T₃を減じたパルス幅となる。 今、時刻t₀にて印刷制御信号ａがＨレベルからＬレベ
ルへ変化すると、アンドゲート22は遮断状態になる。し
たがって予熱パルス信号ｆはサーマルヘッド13に印加さ
れることはない。 次に、時刻t₁にて印刷制御信号ｂがＨレベルになる
と、第１の単安定回路20dから出力される加熱パルス信
号ｄはゲート回路17のアンドゲート17a,オアゲート17b
を介してサーマルヘッド13のトランジスタ16のベースへ
印加される。したがって、該当発熱素子５は加熱パルス
信号ｄにて通電加熱される。その結果、サーマルヘッド
13の温度が上昇する。最初はサーマルヘッド13の温度は
低いので、サーミスタ18の働きにより、第１の単安定回
路20dから出力される加熱パルス信号ｄのパルス幅T₂は
広くなるように制御される。そして、サーマルヘッド13
の温度が上昇すると、サーミスタ18の働きにより、第１
の単安定回路20dから出力される加熱パルス信号ｄのパ
ルス幅T₂は狭くなるように制御される。その結果、最終
的にサーマルヘッド13の温度は一定値になる。この一定
値になった温度が印刷最適温度Tm（＝70℃）になるよう
にコンデンサ20a,各抵抗20b,20cの値が予め調整されて
いる。しかして、印刷指令信号ｂがＨレベルを維持する
限り、サーマルヘッド13の温度は印刷最適温度Tm（＝70
℃）に維持される。なお、サーマルヘッド13が一定温度
を維持している限り加熱パルス信号ｄのパルス幅T₂は一
定である。 次に、時刻t₂にて一つのバーコードの印刷が終了し
て、印刷指令信号ｂがＬレベルへ変化すると、サーマル
ヘッド13への加熱パルス信号ｄの印加は遮断される。す
るとサーマルヘッド13の温度は印刷最適温度Tmから徐々
に低下する。 次に、時刻t₃にて印刷指令信号ｂがＨレベルになる
と、サーマルヘッド13の各発熱素子15には再び加熱パル
ス信号ｄが印加される。その結果サーマルヘッド13の温
度は再び印刷最適温度Tmまで上昇する。 さらに、時刻t₄にて同一コードの一連のバーコードの
印刷動作が終了して、印刷制御信号ａがＬレベルからＨ
レベルへ変化すると、アンドゲート22は導通するので、
加熱パルス信号ｄに代って予熱パルス信号ｆがゲート回
路17のオアゲート17bを介してサーマルヘッド13へ印加
される。この場合、最初はサーマルヘッド13の温度は印
刷最適温度Tmであるが、加熱パルス信号ｄが遮断される
ので、サーマルヘッド13の温度は徐々に低下する。サー
マルヘッド13の温度が低下すると、サーミスタ18の働き
により、加熱パルス信号ｄのパルス幅T₂がサーマルヘッ
ド13の温度に適応したパルス幅T₄で少しずつ加熱され
る。そして、コンデンサ21cと抵抗21dとの値で定められ
た予熱温度Tp（＝40℃）まで低下すると、サーマルヘッ
ド13の温度は一定値になる。 このようなサーマル印刷制御回路であれば、一連の印
刷動作期間を示すＬレベルの印刷制御信号ａが入力され
ている期間中サーマルヘッド13の温度はほぼ印刷最適温
度Tmに維持され、一連の印刷動作が終了して次の一連の
印刷動作開始までの待機期間に入ったことを示す印刷制
御信号ａがＨレベルに変化すると、サーマルヘッド13の
温度は常温Ts（＝25℃）よりかなり高温の予熱温度Tp
（＝40℃）に制御される。したがって、この予熱温度Tp
に制御されたサーマルヘッド13を印刷最適温度Tm（＝70
℃）に上昇させるために必要とする熱量は、常温Ts（＝
25℃）から一気に印刷最適温度Tm（＝70℃）に上昇させ
るために必要とする熱量に比較して少ない熱量で十分で
ある。したがって、一連のバーコードの印刷開始時にサ
ーマルヘッド13の各発熱素子15に印加する加熱パルス信
号ｄのパルス幅T₂を小さくできる。その結果、短時間で
サーマルヘッ13を印刷最適温度Tmまで上昇させることが
可能であるので、結果として、印刷用紙の紙送り速度を
増加することによって、印刷指令信号ｂのＨレベルの期
間T₁（第３図におけるバーコードのバー方向の距離ｌを
印刷するに要する期間）を短縮でき、印刷品質を低下さ
せずに全体の印刷速度を大幅に向上できる。 第５図はサーマルヘッド13の温度とその温度において
バーコードの印刷開始時におれる加熱パルス信号ｄのパ
ルス幅T₂との関係を示す特性図である。図から明らかな
ように、予めサーマルヘッド13を40℃に予熱している場
合の加熱パルス信号のパルス幅T₂は25℃の常温の場合の
パルス幅に比較して大幅に短縮できる。 さらに、サーマルヘッド13の温度変化量が少なくなる
ので、熱膨張，熱収縮に起因する熱応力の作用が少なく
なり、このサーマルヘッド13の寿命を大幅に延長するこ
とが可能である。 なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。実施例においてはバーコードを印刷するサーマル
プリンタに応用したが、通常の文字や図形を印刷するサ
ーマルプリンタにも用いることが可能である。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、サーマルヘッド
を一定温度に予熱するために各発熱素子に予熱パルス信
号を印加している。したがって、一連の印刷動作時と次
の印刷動作開始を待つ印刷待機時とにおける温度差を減
少でき、サーマルヘッドの寿命を延長できるとともに印
刷品質を低下することなく文字又は図形の印刷速度を大
幅に向上できる。 また、予熱パルス信号の予熱幅もサーマルヘッドの現
在時点の温度変化に応じて変化させている。したがっ
て、簡単な回路構成でもって、印刷待機中においても、
サーマルヘッドは次の印刷動作に備えた最適予熱温度に
制御されるので、常に最良の印刷品質を維持できる。

【図面の簡単な説明】 第１図乃至第５図は本発明の一実施例に係わるサーマル
印刷制御回路を示すものであり、第１図は全体を示す回
路図、第２図はサーマルヘッドを示す回路図、第３図は
バーコードを示す図、第４図は動作を示すタイムチャー
ト、第５図は効果を説明するための特性図であり、第６
図乃至第８図は従来のバーコード印字装置を説明するた
めの図であり、第６図はバーコードを示す図、第７図は
従来装置の問題点を説明するための図、第８図は概略回
路図である。 11……制御部、12……データラッチ回路、13……サーマ
ルヘッド、15……発熱素子、16……トランジスタ、17…
…ゲート回路、18……サーミスタ、19……印刷制御回
路、20……第１のパルス幅制御回路、20d……第１の単
安定回路、21……第２のパルス幅制御回路、21b……第
２の単安定回路、ｂ……印刷指令信号、ｃ……基本パル
ス信号、ｄ……加熱パルス信号、ｆ……予熱パルス信
号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−181664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−164880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−263774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−205179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−82066（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−166556（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．複数の発熱素子が配列されたサーマルヘッド（13）
   と、 このサーマルヘッドの温度を検出して温度検出信号を出
   力する温度検出器（18）と、 前記サーマルヘッドの各発熱素子に印加するための基本
   パルス信号（ｃ）を出力するパルス発生手段（11）と、 このパルス発生手段から出力される基本パルス信号に同
   期して、前記温度検出信号に基いて前記サーマルヘッド
   が印刷最適温度となる加熱パルス幅を有する加熱パルス
   信号（ｄ）を出力する第１の単安定回路（20d）と、 前記パルス発生手段から出力される基本パルス信号に同
   期して、前記第１の単安定回路から出力される加熱パル
   ス信号（ｄ）の加熱パルス幅より狭い固定パルス幅を有
   する固定パルス信号（ｅ）を出力する第２の単安定回路
   （21b）と、 前記第１の単安定回路から出力された加熱パルス信号
   （ｄ）の加熱パルス幅から前記第２のの単安定回路から
   出力された固定パルス信号（ｅ）の固定パルス幅を減算
   して、前記サーマルヘッドが前記印刷最適温度より低い
   予熱温度となる予熱パルス幅を有した予熱パルス信号
   （ｆ）を出力するアンドゲート回路（21a）と、 このアンドゲート回路（21a）から出力される予熱パル
   ス信号（ｆ）を前記発熱素子へ印加するとともに、印刷
   指令信号（ｂ）に応動して前記第１の単安定回路から出
   力される加熱パルス信号（ｄ）を前記発熱素子へ印加す
   るゲート回路（17）と を備えたことを特徴とするサーマル印刷制御回路。