JP3228969B2 - サーマルプリンタ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、印字データに基づき
サーマルヘッドを通電制御して印字を行うサーマルプリ
ンタ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にサーマルプリンタは印字用紙の紙
送り機構とサーマルヘッドを備えるサーマルプリンタ機
構部と、印字データに基づきサーマルヘッドを駆動制御
する制御部とから構成されている。サーマルプリンタを
印字出力装置として電子機器内に設ける場合、サーマル
プリンタ制御装置は、用いるサーマルプリンタ機構部の
各種特性に応じて設計が行われる。

【０００３】例えば、サーマルプリンタ制御装置は、通
常、一定のヘッド駆動電圧を用いて、サーマルヘッドの
各発熱体に対する通電時間によって各発熱体に対する印
加エネルギーを制御する。しかし、サーマルヘッドの各
発熱体の抵抗値には、サーマルヘッドの製造時の条件に
よってある程度のばらつきがある。従来のサーマルプリ
ンタ機構部は、組み込んだサーマルヘッドの各発熱体の
平均抵抗値が予め測定されていて、幾つかのランク例え
ば発熱体の標準抵抗値が１２０Ωのサーマルヘッドの場
合、抵抗値が１２６〜１３８ΩをランクＡ、１１４〜１
２６ΩをランクＢ、１０２〜１１４ΩをランクＣとして
３つのランクに区分し、サーマルプリンタ機構部にその
ランク分けを示すラベルなどが貼付されている。従って
このようなサーマルプリンタ機構部を電子機器に組み込
んで用いる場合、前記ランクに応じてサーマルヘッドの
通電時間を制御している。

【０００４】また、サーマルヘッドに印加されるエネル
ギーはヘッド駆動電圧によって変動するため、例えばハ
ンディーターミナルのように電池を電源とする機器で
は、ヘッド駆動電圧の変動に応じて通電時間幅を制御し
ている。

【０００５】さらに、サーマルヘッドから印字紙へ与え
られる熱エネルギーは、サーマルヘッドの温度によって
も変化するため、サーミスタなどを用いてサーマルヘッ
ドの温度を検出してサーマルヘッドの通電時間幅を補正
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のサー
マルプリンタ制御装置では、用いるサーマルプリンタ機
構部に設けられているサーマルヘッドの抵抗値ランクの
表示をみて、デップスイッチなどのランク設定用スイッ
チを操作しなければならず、その作業が煩雑であるばか
りか、誤った設定によって印字品位が著しく損なわれる
という問題があった。また、一般にサーマルヘッドの抵
抗値は経年変化が生じるため、サーマルプリンタ機構部
に表示されている抵抗値ランクを正しく設定しておいて
も、サーマルプリンタの使用とともにその印字品位が劣
化していくという問題もあった。

【０００７】そこで、サーマルプリンタ制御装置がサー
マルヘッドの抵抗値を検出して、その抵抗値に応じて通
電時間幅制御を行うことが考えられる。しかしサーマル
プリンタ制御装置自体がサーマルヘッドの抵抗値を測定
するためには特別な抵抗値測定回路を設けるとともに、
測定値をディジタルデータとして扱い、ヘッド駆動電圧
やサーマルヘッドの温度に応じた処理と同様に、ディジ
タル処理によって通電時間幅制御を行わなければならな
い。そのため回路規模が大きくなり、電池を電源とする
小型電子機器用のサーマルプリンタ制御装置には適用し
にくい面があった。また、小型電子機器の電源には、セ
ル数の少ない電池（Ｎｉ−Ｃｄ等）が用いられ、電源電
圧は例えば５Ｖ程度に限定されるため、ヘッド抵抗値が
１２０Ω程度の低抵抗タイプのサーマルプリンタが用い
られる。そのため、抵抗値測定のためにも電流が必要と
なる。

【０００８】この発明の目的は、サーマルヘッドの抵抗
値測定専用の回路部分を削減し、上述の問題を解消した
サーマルプリンタ制御装置を提供することにある。

【０００９】また、この発明の他の目的は、サーマルヘ
ッドの抵抗値測定時以外の状態における消費電力を抑え
て、電池を電源とする携帯用電子機器に適合するサーマ
ルプリンタ制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明のサーマルプリ
ンタ制御装置は、ラインサーマルヘッドの各発熱体毎の
印字データに応じて発熱体を選択駆動する発熱体駆動回
路を備えたサーマルプリンタ制御装置において、 基準
電圧を発生する単一の基準電圧発生回路と、前記発熱体
の抵抗値の測定時に、前記基準電圧を前記発熱体に対し
て抵抗を介して印加するとともに、該抵抗と前記発熱体
による分圧信号を、前記基準電圧を基準としてＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換回路とを設け、前記基準電圧発生回路
を並列レギュレータで構成し、前記Ａ／Ｄ変換回路は、
前記抵抗値の測定とともに他の測定用電圧信号を、前記
基準電圧を基準としてＡ／Ｄ変換し、前記基準電圧の前
記発熱体に対する通電時に、前記並列レギュレータの入
力部のインピーダンスを低下させるインピーダンス切替
回路を設けたことを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【作用】この発明の請求項１記載のサーマルプリンタ制
御装置では、基準電圧発生回路は単一の基準電圧を発生
し、Ａ／Ｄ変換回路は基準電圧発生回路の発生する基準
電圧を基準として、たとえばサーミスタを用いた測定回
路の発生する電圧やヘット駆動電圧などの直流電圧信号
をＡ／Ｄ変換する。このようにヘッド駆動電圧や温度の
測定を行う。また、抵抗値測定手段は、基準電圧発生回
路の発生する基準電圧を電源として、サーマルヘッドの
各発熱体を個別に通電するとともに、各発熱体に流れる
電流値をＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換して各発熱体の測
定値を測定する。

【００１３】このようにＡ／Ｄ変換回路の基準電圧を電
源としてサーマルヘッドの抵抗値測定を行うようにした
ため、抵抗値測定のための特別な基準電圧発生回路を設
ける必要がなく、回路を簡略化することができる。Ａ／
Ｄ変換回路およびＡ／Ｄ変換回路に与える基準電圧を発
生する基準電圧発生回路は、サーミスタを用いた温度測
定回路の出力電圧やヘッド駆動電圧を測定してディジタ
ル処理によってサーマルヘッドの通電パルス幅制御を行
う際に必要となるものであるため、これが抵抗値測定の
ための新たな付加構成要素とはならない。

【００１４】請求項２記載のサーマルプリンタ制御装置
では、前記基準電圧発生回路が並列レギュレータで構成
され、インピーダンス切替回路によって抵抗値測定時に
並列レギュレータの入力部のインピーダンスが低下す
る。サーマルヘッドの抵抗値測定は、基準電圧発生回路
の出力電圧をサーマルヘッドに印加して、サーマルヘッ
ド（発熱体）の降下電圧またはこれに直列接続された抵
抗の降下電圧を検出することによって求められるが、低
抵抗であるサーマルヘッドに応じて並列レギュレータの
入力部のインピーダンスが低下することによって、サー
マルヘッドの各発熱体に十分な電流を通電しつつ、基準
電圧発生回路の出力電圧を安定化することができる。こ
れによりサーマルヘッドの抵抗値を高精度で測定できる
ようになる。一方、抵抗値測定時以外の状態では、並列
レギュレータの入力部のインピーダンスが高くなるた
め、並列レギュレータでの電力消費が抑えられる。Ａ／
Ｄ変換回路に対する基準電圧は電圧信号として用いるも
のであって、殆ど電流は流れないため、上記の構成によ
って電力消費の低いサーマルプリンタ制御装置が得られ
る。

【００１５】

【実施例】この発明の実施例であるサーマルプリンタ制
御装置の構成を回路図として図１に示す。図１において
ＣＰＵ１はＲＯＭ，ＲＡＭおよびＡ／Ｄコンバータを含
み、サーマルプリント制御を行う。シフトレジスタ２は
ＣＰＵ１から印字データをシリアルに入力する。ラッチ
レジスタ３はラッチ信号を受けてシフトレジスタ２の内
容をラッチする。ゲート回路４はストローブ信号が与え
られたとき、ラッチレジスタ３の内容に応じて駆動トラ
ンジスタ５を選択駆動する。また、図１において６はラ
インサーマルヘッドの各ドットを構成する発熱体であ
り、例えば３８４ドット分の発熱体からなる。駆動トラ
ンジスタ５がそれぞれ駆動する。ｐチャンネルＦＥＴ
（Ｑ２）は、サーマルヘッドの発熱体６のコモン側に与
えるバッテリ電源電圧ＶＢをスイッチする。Ｑ２の導通
状態でサーマルヘッドの発熱体６のコモン側にヘッド駆
動電圧ＶＰが印加される。トランジスタＱ１はＣＰＵ１
のポートＰ１の出力に応じてＱ２のゲートを制御してス
イッチ制御を行う。トランジスタＱ４はＣＰＵ１のポー
トＰ２の出力によってオン／オフし、オン状態のとき基
準電圧Ｖｒｅｆを抵抗Ｒ３とダイオードＤ１を通して発
熱体６のコモン側に与える。ＣＰＵ１はアナログ入力ポ
ートＡ１からＡ点の電位を読み取る。また、図１におい
て７は高精度可変シャントレギュレータ用ＩＣであり、
トランジスタＱ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２とともに並列レギュ
レータを構成する。すなわち、トランジスタＱ３がオフ
状態のとき、Ｖｃｃ→Ｒ１→Ｒ２→７→Ｖｒｅｆの経路
で電流が流れ、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する。トランジ
スタＱ３がオン状態のときは、Ｖｃｃ→Ｑ３→Ｒ２→７
→Ｖｒｅｆの経路で電流が流れて、基準電圧Ｖｒｅｆを
発生する。例えばＶｃｃは＋５Ｖ、Ｖｒｅｆは＋２．５
Ｖである（この例では高精度可変シャントレギュレータ
ＩＣ７の制御端子とカソード端子間を短絡しているた
め、可変範囲の最低電圧を出力する。）。また、図１に
おいてＲｔｈはサーマルヘッドの温度を検出するサーミ
スタであり、抵抗Ｒ４とともに基準電圧の分圧回路を構
成する。ＣＰＵ１はアナログ入力ポートＡ２からサーミ
スタＲｔｈの電圧を読み取る。また、抵抗Ｒ５，Ｒ６は
ヘッド駆動電圧ＶＰの分圧回路を構成し、ＣＰＵ１はア
ナログ入力ポートＡ３からその分圧値を読み取ることに
よってヘッド駆動電圧ＶＰを測定する。

【００１６】次に、各発熱体の抵抗値測定の手順および
通電時間の設定の手順をフローチャートとして図２に示
す。以下、図１および図２を参照してその動作を説明す
る。

【００１７】この処理は、例えば、電源投入時に行われ
る。ＣＰＵは、先ずポートＰ１を“Ｌ”にしてＱ１をオ
フさせ、これによりＱ２を遮断させる（ｎ１）。続い
て、ポートＰ２を“Ｌ”にして、Ｑ４をオンさせる（ｎ
２）。これにより基準電圧ＶｒｅｆがＱ４→Ｒ３→Ｄ１
→６の経路で各発熱体のコモン側に与えられる。その
後、通電すべき発熱体の番号（ドット番号）ＤＮに初期
値１を設定する（ｎ３）。

【００１８】そして、ドット番号ＤＮに対応する印字デ
ータをシフトレジスタ２を介してラッチレジスタ３へ設
定する（ｎ４）。すなわち、ＤＮで示される番号の発熱
体が通電するようにＤＮ番目のビットが１に、その他の
ビットが全て０となるようにラッチレジスタにデータを
設定する。例えば、ＤＮ＝１であればラッチレジスタの
内容は１０００・・・・０となる。その後、ポートＰ３
を“Ｈ”にしてストローブ信号を出力する（ｎ５）。こ
れにより、ラッチレジスタ３に１がセットされているビ
ットのＡＮＤ出力が“Ｈ”となって、ビット１に対応す
るドットの駆動トランジスタ５が導通する。先の例でド
ット番号ＤＮ＝１の場合、Ｖｒｅｆ→Ｑ４→Ｒ３→Ｄ１
→６ａ→５ａの経路で通電され、Ａ点の電位は、発熱体
６ａの抵抗値によって定まる。Ｖｒｅｆ、Ｑ４のＶ_CE、
Ｒ３の抵抗値、Ｄ１の順方向降下電圧および５ａのＶ_CE
は既知であるため、結局Ａ点の電位から発熱体６ａの抵
抗値を求めることができる。ＣＰＵ１はアナログ入力ポ
ートＡ１からＡ点の電位を入力して、Ａ／Ｄ変換を行う
（ｎ６）。その後、ポートＰ３を“Ｌ”にして被測定発
熱体に対する通電を終了する（ｎ７）。尚、基準電圧Ｖ
ｒｅｆは、ＣＰＵ１のＶＲＥＦ端子に入力し、Ａ／Ｄ変
換回路の基準電圧として用いられる。また、基準電圧Ｖ
ｒｅｆはヘッド駆動電圧ＶＰの約１／２であり、前記抵
抗値測定のための通電によって印字紙が感熱発色するこ
とはない。図２に示すステップｎ４〜ｎ７の処理を、ド
ット番号ＤＮが最終値３８４になるまで、ドット番号Ｄ
Ｎをインクリメントするとともに順次繰り返し行う（ｎ
８→ｎ９→ｎ４・・・）。このようにして３８４ドット
の全ての発熱体について抵抗値測定を行った後、抵抗値
の平均値を求める（ｎ１０）。その後、求めた平均抵抗
値から印字の際必要な通電時間を求め、その値を設定す
る（ｎ１１）。

【００１９】さて、図２に示した手順によって例えば電
源投入時にサーマルヘッドの抵抗値測定および通電時間
の設定を行った後、何らかの印字を行う場合、ＣＰＵ
は、先ず、ポートＰ１を“Ｈ”にしてＱ１をオンさせ、
これによりＱ２を導通させる。

【００２０】続いてポートＰ２を“Ｈ”にしてＱ３をオ
フさせる。これにより、Ｖｃｃ→Ｒ１→Ｒ２→７→Ｖｒ
ｅｆの経路で並列レギュレータに電流が流れ、基準電圧
ＶｒｅｆがＣＰＵ１の基準電圧入力端子ＶＲＥＦに与え
られる。その後、ポートＰ５からシリアルデータを出力
するとともに、ポートＰ６から転送クロック信号を出力
する。これによりシフトレジスタ２に対し、全発熱体に
対する印字データを設定する。全ドットの印字データを
設定した後、ポートＰ４の出力を有効にして、シフトレ
ジスタ２の内容をラッチレジスタ３にラッチさせる。そ
の後、ポートＰ３からストロープ信号を出力して、ラッ
チレジスタ３の内容に基づいて発熱体６を選択駆動させ
る。このストロープ信号が“Ｈ”である期間だけ、選択
された発熱体に通電が行われる。このストロープ信号の
パルス幅（発熱体通電時間）は、図２のステップｎ１１
で設定した通電時間を、後述するようにヘッド駆動電圧
および温度により補正したパルス幅に制御する。その
後、ヘッド駆動電圧および温度の測定を行い、全てのデ
ータについて印字処理を行う。

【００２１】次に、ヘッド駆動電圧と温度の測定処理お
よび通電時間の補正処理の具体的な処理手順をフローチ
ャートとして図３に示す。この処理は発熱体の通電時間
中に行う。まず、ＣＰＵ１はアナログ入力ポートＡ３の
電位を読み取って、ヘッド駆動電圧ＶＰを測定する（ｎ
３０）。このヘッド駆動電圧ＶＰが予め定めた上限値Ｖ
Ｈを超えるか否か、また下限値ＶＬを下回るか否かの判
定を行う（ｎ３１，ｎ３３）もしヘッド駆動電圧ＶＰが
上限値ＶＨを超えていればポートＰ１を“Ｌ”にしてＱ
２を遮断させてサーマルヘッドの損傷および破損を防止
する（ｎ３１→ｎ３２）。ヘッド駆動電圧ＶＰが下限値
ＶＬを下回っていれば、低電圧の警告表示などを行う
（ｎ３３→ｎ３４）。ヘッド駆動電圧ＶＰが正常な電圧
範囲内であれば、続いてＣＰＵ１のアナログ入力ポート
Ａ２の電位をＡ／Ｄ変換することによって温度測定を行
う（ｎ３５）。測定結果が８０℃以上であれば、ポート
Ｐ１を“Ｌ”にしてＱ２を遮断する（ｎ３６→ｎ３
２）。正常温度範囲内であれば、測定したヘッド駆動電
圧ＶＰと温度とによって通電時間の補正を行う（ｎ３
７）。

【００２２】以上のようにして、基準電圧Ｖｒｅｆを抵
抗値測定時の定電圧電源として用いいるとともに、Ａ／
Ｄ変換回路の基準電圧としても用いる。また、抵抗値測
定時にはＱ３が導通して並列レギュレータの入力部のイ
ンピーダンスが低下するため、サーマルヘッドに対する
供給電流を高く設定したまま基準電圧を安定化させるこ
とができる。抵抗値の非測定時には、Ｑ３がオフして並
列レギュレータの入力部のインピーダンスが高くなるた
め、抵抗Ｒ１，Ｒ２および高精度可変シャントレギュレ
ータＩＣ７を介して接地側へ流れる電流量が減少し、Ｒ
１，Ｒ２による電力損失が抑えられる。

【００２３】

【００２４】

【発明の効果】この発明のサーマルプリンタ制御装置に
よれば、抵抗値測定時と抵抗値非測定時とで、基準電圧
を発生する並列レギュレータの入力部のインピーダンス
が変化するため、基準電圧発生回路の負荷に流すべき電
流の応じたレギュレーションが行われる。そのため、発
熱体の抵抗値測定時に要求される基準電圧発生回路の電
流容量が確保され、且つその他の例えば電源電圧や温度
測定時の、大きな電流容量の要求されない状態では基準
電圧発生回路における電力消費が抑えられ、抵抗値測定
時には高精度な抵抗値測定が行われ、抵抗値非測定時に
は無駄な電力消費が抑えられ、限られた容量の電池を電
源とする携帯用電子機器において長時間の使用が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例であるサーマルプリンタ制御
装置の回路図である。

【図２】抵抗値測定の手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】ヘッド駆動電圧と温度測定および通電時間補正
処理の処理手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

６−発熱体 ７−高精度シャントレギュレータＩＣ Ｒｔｈ−サーミスタ ＶＢ−バッテリ電圧 ＶＰ−サーマルヘッド駆動電圧 Ｖｃｃ−制御部電源電圧 Ｖｒｅｆ−基準電圧

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラインサーマルヘッドの各発熱体毎の印字
   データに応じて発熱体を選択駆動する発熱体駆動回路を
   備えたサーマルプリンタ制御装置において、 基準電圧を発生する単一の基準電圧発生回路と、 前記発熱体の抵抗値の測定時に、前記基準電圧を前記発
   熱体に対して抵抗を介して印加するとともに、該抵抗と
   前記発熱体による分圧信号を、前記基準電圧を基準とし
   てＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路とを設け、前記基準電圧発生回路を並列レギュレータで構成し、 前記Ａ／Ｄ変換回路は、前記抵抗値の測定とともに他の
   測定用電圧信号を、前記基準電圧を基準としてＡ／Ｄ変
   換し、 前記基準電圧の前記発熱体に対する通電時に、前記並列
   レギュレータの入力部のインピーダンスを低下させるイ
   ンピーダンス切替回路を設けてなる サーマルプリンタ制
   御装置。