JP3039229B2 - サーマルプリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の発熱抵抗体を有
し、その発熱抵抗体に通電することによって印刷を行う
ようにしたサーマルプリンタに関し、特にその駆動パル
スの波形の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、サーマルプリンタにおいて、気温
の変化や過去の印字にともなうサーマルヘッドの蓄熱な
どの要因によりサーマルペーパーの発色濃度やインクの
転写量が変化するために印字結果に濃度むらが発生して
いた。そこでこれらの要因に関わらず良い印字品質を得
るためには、特開平０３−０３６０５３号公報に示され
るように、感熱素子によってサーマルヘッド付近の温度
を検出するか、あるいは設定時間内の過去の印字データ
の印刷率をもとめて、それに基づいてサーマルヘッドの
発熱抵抗体に印加する電圧を変更したり、あるいは発熱
抵抗体の駆動パルス幅を変更したりしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーマ
ルヘッドの発熱抵抗体に印加する電圧を可変にするため
には複雑な電源回路を必要とし、装置の大型化及び大き
なコストアップを招いていた。

【０００４】また、発熱抵抗体の駆動パルス幅を変更す
ることは簡単に行えるのであるが、単純に駆動パルス幅
を変更して、単一パルスを発熱抵抗体に印加するのは以
下の問題点がある。

【０００５】図３に示す様に単一パルスを印加すると、
印加時間中ずっと発熱抵抗体の温度は上昇し続ける。発
熱抵抗体の温度がサーマルペーパーの発色温度（もしく
はインクの融解温度）に達すると、印字媒体にインクが
転写され始める。そして、サーマルペーパーの発色温度
を越えた温度に発熱抵抗体が保たれている間、インクの
転写が継続される。ここで、このサーマルペーパーの発
色温度以上に発熱抵抗体の温度が保たれている時間を有
効な印字時間と呼ぶ。

【０００６】図３を参照すると、発熱抵抗体に印可する
駆動パルス幅を変化させると発熱温度と有効な印字時間
とが同時に変化している。そのため、図３（ａ）に示す
ように、発熱温度がインク溶融温度ＴＴ程度の適正温度
になるように駆動パルス幅を決定すると有効な印字時間
が充分には取れなくなる。また、逆に図３（ｂ）に示す
ように、有効な印字時間が取れるように駆動パルス幅を
決定すると発熱温度が以上に高くなってしまう。サーマ
ルヘッドには耐熱限界があるため無制限に発熱温度を上
げるわけにはいかない。このように、単一パルスでは、
印字媒体に与えるエネルギー量を適正に細かく制御する
事は困難である。

【０００７】一般に、発熱体への制御は、印字時の発熱
体の温度が一気に立ち上がり、インク融解温度付近で常
に一定になるようになされるものが好ましい。特に、多
くの階調性を表現するときには、一定温度に保たれる時
間が自由に制御出来るものがよい。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、簡単な構成で気温の変化や過去
の印字にともなうサーマルヘッドの蓄熱などの要因によ
る印字濃度むらが発生せず、細かい印字制御が可能とな
るサーマルプリンタを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のサーマルプリンタは、ドットに対応する発熱
抵抗体を複数個配列したサーマルヘッドの各発熱抵抗体
に、印刷データに対応する駆動電圧パルスを印加して印
刷を行うサーマルプリンタにおいて、前記駆動電圧パル
スは第一のパルスと前記第一のパルスに続いて断続され
る短パルス列で構成され、サーマルヘッド近傍の環境温
度を検出する感熱素子と、設定印刷領域内の過去の印刷
データからその設定印刷領域内で印刷ドットが占める割
合を計算する印刷率計算手段と、前記感熱素子によって
検出されるサーマルヘッド近傍の環境温度及び前記印刷
率計算手段により計算された印刷率から現在のサーマル
ヘッド温度を算出するヘッド温度予測手段と、前記ヘッ
ド温度予測手段により算出されたサーマルヘッドの温度
に対応した前記第一のパルスの時間幅を決定する第一制
御手段と、前記第一のパルスの時間幅に対応する前記短
パルス列の断続時間比を決定する第二制御手段とを備え
ている。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明のサーマルプリンタ
は、発熱抵抗体の駆動電圧パルスは第一のパルスと前記
第一のパルスに続いて断続される短パルス列で構成さ
れ、感熱素子によって検出される温度と印刷率計算手段
によって計算される印刷率とからヘッド温度予測手段に
よりサーマルヘッドの温度が算出される。そして、算出
されたサーマルヘッドの温度から第一制御手段により第
一パルスの時間幅が決定される。又、第二制御手段によ
り短パルス列の断続時間比が、第一パルスの時間幅に基
づいて決定される。そうして、前記第一のパルスによっ
て所定の温度に発熱した発熱抵抗体の温度を、短パルス
列によって所定の期間保持するようになる。これによっ
て発熱抵抗体は気温の変化や過去の印字にともなうサー
マルヘッドの温度変化などの要因に関わらず、所定の期
間は所定の温度に発熱する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１２】図１と図２を参照して本発明の一実施例に
よるサーマルプリンタの構成を説明する。本発明による
サーマルプリンタは印字制御装置１とサーマルヘッド２
とプラテンローラ３とサーミスタ４で構成されている。

【００１３】サーマルヘッド２はセラミック基板上に複
数の発熱抵抗体１４と発熱抵抗体駆動部１３が配置され
て構成されている。さらに発熱抵抗体駆動部１３はシフ
トレジスタ１５とラッチレジスタ１６とナンドゲート１
７で構成されている。ナンドゲート１７の出力は発熱抵
抗体１４の個々に接続されており印字データによって選
択された発熱抵抗体１４に駆動パルスを印加して駆動す
る。

【００１４】印字制御装置１は駆動電圧パルスを発熱抵
抗体１４に印加するサーマルヘッド駆動制御部５と、印
字率の計算や印字データの呼び出しを行う印字データ管
理部６と、印字媒体８の搬送を行うプラテンローラ駆動
制御部７とから構成される。印字データ管理部６は発熱
抵抗体駆動部１３に印字データを出力し、さらに過去の
所定時間内に出力した印字データの印刷率を計算する。
また、発熱抵抗体駆動部１３は現印字位置における印字
データに従って、発熱抵抗体１４から発熱させるものを
選択する。

【００１５】続いて、発熱抵抗体駆動部１３は、サーマ
ルヘッド駆動制御部５から入力される駆動パルスを選択
された発熱抵抗体１４に印加して発熱させ、印字媒体８
上に印字を行う。印字媒体８上に１ライン分の印字が終
了するとプラテンローラ駆動制御部７はプラテンローラ
３を所定量回転させることによって印字媒体８を所定量
移動させる。以上の動作が繰り返されることによって印
字媒体８上に一連の印字が行われる。

【００１６】プラテンローラ３は印字媒体８を発熱抵抗
体１４に密着させて回転することによって印字媒体８を
所定量ずつ移動させる。サーミスタ４はサーマルヘッド
２のセラミック基板の温度を検出するように配置されて
いる。

【００１７】次に図２を参照して、印字制御装置１と発
熱抵抗体駆動部１３の詳細を説明する。印字制御装置１
のサーマルヘッド駆動制御部５と印字データ管理部６と
プラテンローラ駆動制御部７は具体的には中央処理装置
（以後、ＣＰＵと記す）１１と読出し専用メモリ（以後
ＲＯＭと記す）９とリード／ライトメモリ（以後ＲＡＭ
と記す）１０とパルスジェネレータ１２等で構成されて
いる。ＲＯＭ９には、ＣＰＵ１１に所定の演算や制御を
行わせるためのプログラムと、インクの溶融温度のデー
タと、発熱抵抗体１４を発熱させる駆動電圧パルスに関
するデータなどが格納されている。第一パルス１９のパ
ルス幅と発熱抵抗体１４の温度上昇量の関係は予め測定
され駆動電圧パルスに関するデータテーブルとしてＲＯ
Ｍ９に格納されている。さらに第一パルス１９のパルス
幅に対応する短パルス列２０の断続時間比も予め測定さ
れ駆動電圧パルスに関するデータとしてＲＯＭ９に格納
されている。

【００１８】また、ＣＰＵ１１にはサーミスタ４の検出
信号が入力されている。ＲＡＭ１０は、外部から入力さ
れた文書データを保持しておく文書メモリ１０ａと、文
書データをドットパターンによる印字情報として記憶す
るテキストメモリ１０ｂを有している。

【００１９】次に図５を参照して本発明のサーマルプリ
ンタの動作の詳細を説明する。図５は本発明のサーマル
プリンタの動作を示すフローチャートである。ＣＰＵ１
１はＲＡＭ１０のテキストメモリ１０ｂに保存されてい
る印字データを読出しタイミングクロックとともにシフ
トレジスタ１５に転送する（Ｓ２）。続いてＣＰＵ１１
はラッチパルスを出力してシフトレジスタ１５に転送さ
れた印字データをラッチレジスタ１６に保持する。ラッ
チレジスタ１６に保持された印字データはナンドゲート
１７に入力され発熱抵抗体１４を選択する。

【００２０】続いてＣＰＵ１１はサーミスタ４より入力
されたサーマルヘッド２のセラミック基板の温度のデー
タをＡ／Ｄ変換して温度メモリに記憶する（Ｓ３）。過
去の所定時間内に印字されたデータから印刷率を計算す
る（Ｓ４）。これら温度データと印刷率から発熱抵抗体
１４の温度を予測する（Ｓ５）。

【００２１】ＣＰＵ１１がサーミスタ４より入力された
サーマルヘッド２のセラミック基板の温度のデータと過
去の所定時間内に印字された印刷率から発熱抵抗体１４
の温度の予測を実現する１実施例を説明する。サーミス
タ４により検出されるサーマルヘッド２のセラミック基
板の温度は、気温と過去の発熱抵抗体１４の発熱とサー
マルヘッド２の放熱特性などによって決まるが、発熱抵
抗体１４の発熱がサーミスタ４に検出されるまでに時間
的な遅れがあるので、その間の発熱抵抗体１４の発熱を
過去の所定時間内の印字データの印刷率で補正する。具
体的には、サーミスタ４で検出される温度データをＡ，
過去の所定時間内の印刷率をｎ，所定の計数をＫ，補正
された温度データをＴとして、Ｔ＝Ａ＋Ｋ×ｎとする。

【００２２】この予測された温度のデータＴとＲＯＭ９
に格納されているインクの溶融温度のデータから、発熱
抵抗体１４がインクの溶融温度より所定量高い温度まで
発熱するのに適切な第一パルス１９の幅のデータがデー
タテーブルより抽出される（Ｓ６）。そして、その第一
パルス１９の幅のデータに対応する短パルス列２０の断
続時間比のデータがＲＯＭ９のデータテーブルより抽出
される（Ｓ７）。ＣＰＵ１１は第一パルス１９の幅のデ
ータと短パルス列２０の断続時間比のデータに従い、パ
ルスジェネレータ１２に所定の第一パルス１９とそれに
続く短パルス列２０を発生させる（Ｓ８）。以上のよう
にしてパルスジェネレータ１２によって発生された駆動
電圧パルス１８はナンドゲート１７に入力され印字デー
タによって選択されている発熱抵抗体１４を所定時間所
定温度に保つ。

【００２３】ここで図４を参照して発熱抵抗体１４に駆
動電圧パルス１８が印加されたときの発熱抵抗体１４の
発熱状況について説明する。駆動電圧パルス１８は第一
パルス１９と第一パルス１９に続いて断続される短パル
ス列２０で構成されている。第一パルス１９が印加され
ることによって発熱抵抗体１４はインクの溶融温度ＴＴ
より所定量高い温度ＴＭまで短時間で発熱する。そして
第一パルス１９に続いて印加される短パルス列２０によ
って、発熱抵抗体１４は加熱と放熱を繰り返しながら短
パルス列２０の継続時間だけ温度ＴＭに保持される。

【００２４】以上のようにして１ラインの印字が終了す
るとＣＰＵ１１はプラテンローラ３を所定量回転させる
ことによって印字媒体８を所定量移動させる。以上の動
作が繰り返されることによって印字媒体８上に一連の印
字が行われる。

【００２５】以上のようにして予測された温度Ｔによっ
てＣＰＵ１１は第一パルス１９の幅のデータと第一パル
ス１９の幅のデータに対応する短パルス列２０の断続時
間比のデータをＲＯＭ９から選択し、前述の一連の印字
制御を行う。

【００２６】本実施例においては、サーミスタ４によっ
て検出された温度データは印刷率ｎの１次式で補正され
たが、補正方法は使用されるサーマルヘッド２の温度特
性により決まるものであり、印刷率ｎを用いた他の多項
式で補正されても本発明の主旨を逸脱するものではな
い。さらに印刷率ｎに対する温度データの補正値がＲＯ
Ｍ９にデータテーブルとして予め格納されていてもよ
い。

【００２７】また本実施例においては、駆動電圧パルス
１８の第一パルス１９の幅のデータと短パルス列２０の
断続時間比のデータが予めＲＯＭ９にテーブルにして格
納されている場合を説明したが、第一パルス１９の幅の
データのみを前もってＲＯＭ９に格納しておき短パルス
列２０の断続時間比は第一パルス１９の幅の関数として
求めてもよい。例えば、短パルス列２０の断続時間比を
Ｄ，第一パルス１９の印加時間をＪ，所定の実験的定数
をＰとすると、Ｄ＝Ｊ×Ｐで近似的に求めることもでき
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のサーマルプリンタにおいては感熱素子による温度
データと過去の所定時間内の印字データの印刷率から発
熱抵抗体付近の温度が予測されそのデータによって印字
に必要な前記発熱抵抗体の発熱温度を得るための第一パ
ルスの時間幅と前記発熱温度を所定時間保持するための
短パルス列の断続時間比が設定されるため前記発熱抵抗
体の発熱温度の制御が正確に行われ、結果として良好な
印字品質が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるサーマルプリンタの構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例であるサーマルプリンタの構
成の詳細を示すブロック図である。

【図３】発熱抵抗体に単一駆動電圧パルスが印加された
ときの発熱抵抗体の温度変化の様子を示す説明図であ
る。

【図４】本実施例のサーマルプリンタの発熱抵抗体に印
加される駆動電圧パルスと発熱抵抗体の温度変化の様子
を示す説明図である。

【図５】本実施例のサーマルプリンタの動作を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

２ サーマルヘッド ４ サーミスタ ９ 読出し専用メモリ（ＲＯＭ） １０ リード／ライトメモリ（ＲＡＭ） １１ 中央処理装置（ＣＰＵ） １２ パルスジェネレータ １４ 発熱抵抗体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドットに対応する発熱抵抗体を複数個配列
   したサーマルヘッドの各発熱抵抗体に、印刷データに対
   応する駆動電圧パルスを印加して印刷を行うサーマルプ
   リンタにおいて、 前記駆動電圧パルスは第一のパルスと前記第一のパルス
   に続いて断続される短パルス列で構成され、 サーマルヘッド近傍の環境温度を検出する感熱素子と、 設定印刷領域内の過去の印刷データからその設定印刷領
   域内で印刷ドットが占める割合を計算する印刷率計算手
   段と、 前記感熱素子によって検出されるサーマルヘッド近傍の
   環境温度及び前記印刷率計算手段により計算された印刷
   率から現在のサーマルヘッド温度を算出するヘッド温度
   予測手段と、 前記ヘッド温度予測手段により算出されたサーマルヘッ
   ドの温度に対応した前記第一のパルスの時間幅を決定す
   る第一制御手段と、 前記第一のパルスの時間幅に対応する前記短パルス列の
   断続時間比を決定する第二制御手段とを備えたことを特
   徴とするサーマルプリンタ。