JPH03120052A - サーマルプリンタの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーマルプリンタに関し、特にその発熱要素の
駆動結果によって発熱制御する履歴制御に関する。

〔従来の技術〕

従来からサーマルプリンタでは、サーマルヘッドの連続
使用時の熱蓄積による印字品位の低下を防止するため、
様々な方法が用いられて来ている。

その中には特公昭５５−４８６３１の様に、　ドツトご
とに前のデータを記憶して通電時間を決定する方法や、
特公昭５７−１８５０７の様に駆動周期によって通電時
間を変える方式などが用いられている。これらを一般に
履歴制御方式と言う。

〔発明が解決しようとする課題〕

これら従来例−では＝般にＣＰＵによってデータ処理を
しながら、サーマルヘッドのドライブＩＣへ順次データ
を送出する方式が一般的であった。

このような方式では、サーマルプリンタを高速に動作さ
せようとしても処理が追いつがずサーマルプリンタの高
速化の障害となっていた。

本発明の目的は、このような従来の問題点を除去し、高
速でかつ、印字品質のよいシリアル型サーマルプリンタ
の駆動制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数の発熱要素を有するサーマルヘッドを用
いて印刷するサーマルプリンタに於て、ａ）前記発熱要
素の現在及び過去の駆動データを記憶する記憶回路と、 ｂ）該記憶回路に接続され任意の発熱要素の通電時間を
現在の駆動データを出力するための主通電区間と過去の
駆動データに対応する複数の副通電区間とに分割して出
力するゲート回路と、Ｃ）前記サーマルヘッドの温度も
しくはその放熱板温度を検出す−る感熱素子と、 ｄ）該感熱素子と抵抗器との分圧点の電位を検出するＡ
／Ｄコンバータを有し前記発熱要素への通電時間の基準
値を発生する基準値発生手段と、ｅ）前記基準値と前記
主通電区間のパルス幅と前記副通電区間のパルス幅との
関係をテーブルにして記憶するデータテーブルと、 ｆ）前記基準値の検出結果に基づいて前記ゲート回路に
前記複数の通電区間を設定するため前記データテーブル
を参照し各通電区間のパルス幅を求め通電区間信号とし
て前記ゲート回路に与える通電区間信号発生手段と、 ｇ）前記ゲート回路の出力信号に応答し、前記発熱要素
への通電をオンオフするヘッドドライブ回路とを有する
ことを特徴とするサーマルプリンタの駆動制御装置であ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明によるサーマルプリンタの駆動制御装置
を用いたターミナルプリンタの一実施例の構成を示す略
図である。

１は複数の発光要素１ａを有するサーマルヘッド、２は
このサーマルヘッドをドライブするヘッドドライブ回路
、３はＣＰＵ４とサーマルヘッドとの間に挿入されサー
マルヘッドの発熱量をドツトごとに制御するヘッド制御
回路（以下ＩＣＵと略す）をそれぞれ示している。

１５は前記発熱要素の通電時間の基準値を発生する基準
値発生手段であり、Ａ／Ｄコンバータ１５ａとサーマル
ヘッド１の基板温度もしくは放熱板温度を検出する感熱
素子の一種のサーミスタ１ｂと抵抗器１９とを主な構成
要素とし、サーミスタ１ｂと抵抗器１９どの分圧点の電
位Ｖｔを検出しディジタル信号に変換するものであり、
ＣＰＵ４からの指令に同期してパイナリイコードを発生
する。コンデンサ１９ａは出力電位Ｖｔを安定化するた
めに設置されている。

１２はＲＯＭ１１３はＲＡＭ、１７はデータバス、１８
はアドレスバス、１４はＣＰＵ４に内蔵されたタイマー
回路、２０は電源ｖｈ入力端子をそれぞれ示している。

ＣＰＵ４は１．−一例として８ビツトのｃｐｕを示し、
Ｔ玉端子８及びＩ１０ボート、タイマー回路１４などを
有している。タイマー回路は少なくとも独立して作動可
能なタイマーユニット１４ａ、１４ｂが内蔵されている
。

９はサーマル紙印字か熱転写印字か、あるいはカラーリ
ボンかモノクロームリボンか、等の印字の種別を検出す
る印刷モード検出手段であり、−般にインクリボンを収
納したカートリッジを搭載する部位にこれと係合するス
イッチによってインクリボンの種別やサーマル紙印刷モ
ードか等を検出している。

ＨＣＵ３はユニット回路としてＣＰＵの一種のペリフェ
ラルとして働き、ＲＯＭ　１２、ＲＡＭ　１３と同様メ
モリマツプ上の特定の番地に割り当てられる。デコーダ
１６はこのユニット回路をアクセスするための一３端子
７に接続される。５はデータバス１７に接続されるデー
タ入力端子、６はアドレスバスの下位２ビツトを入力す
るアドレス入力端子である。

印刷モード、検出手段は、スイッチばかりではなくプリ
ンタのインターフェイスなどからソフトウェアによって
与えられるコマンドも印刷モード検出手段の一種である
。

第２図は本発明による駆動制御装置のヘッド制御回路Ｈ
ＣＵ３の詳細回路図である。

データ入力端子５はＤ８〜Ｄ７の８ビツトデータがパラ
レルに入力可能である。

２１〜２９は８ビツトのデータを保有するデータラッチ
回路をそれぞれ示し、２１〜２３はヘッド駆動信号のＨ
ｓ＝８７のデータを、２４〜２６はＨ８〜Ｈａｓのデー
タを、２７〜２９はＨｏｅ〜Ｈ２３のデータをそれぞれ
ラッチしている。

ヘッド駆動出力は一例として２４ドツトのサーマルヘッ
ドを駆動するものとして２４コの出力端子Ｈ＠〜Ｈ２３
を有している。

３１は現在のへラドデータの１ビツト列分を保持するラ
ッチ回路群であり、３２は１回前の過去のデータの１ビ
ツト列分を３３は２回前の過去のデータの１ビツト列分
をそれぞれ保有するラッチ回路群を示している。

３０はアドレスデコーダであり、ＣＰＵのデータ出力の
アドレス情報によってヘッドデータを８ビツトごとに振
り分けて格納したりサーマルヘッドへの通電時間を決定
する通電区間のデータ信号を受信する機能を有している
、−例としてアドレスデータの下位３ビツトＡ　Ｏ，Ａ
　Ｉ、Ａ２のビット情報によってデータラッチ回路２１
．２４．２７を選択可能である。

ＣＰＵ４からデータバスにヘッド駆動データが出力され
ると同時に、Ｔ玉信号が出力され、あらかじめＣＰＵ４
のメモリマツプ上に定めたアドレス情報によって口重端
子がアクセスされ、アドレスバスの下位３ビツトの情報
によってデータラッチ回路２１．２４．２７のそれぞれ
にデータが転送される。すると既に格納されていたデー
タは、第２図の右方向、例えばデータラッチ回路２１の
データはデータラッチ回路２２へと言うようにシフトさ
れ過去のデータとして順次保持される。

３４はＣＰＵ４からの周期信号に変調された区間データ
信号上通電区間パルスとして復調する通電区間パルス発
生回路であり、パイナリイカウンタ３５とインバータ３
５ａ、ＡＮＤ回路３５ｂからなっている。３４ａはパイ
ナリイカウンタのクロック入力端子、３４ｂはリセット
入力端子であり、アドレスデコーダ３０に接続されてい
る。クロック入力は、周期を可変して転送されてくるパ
ルス信号であり、この周期を選択的に取り出して区間パ
ルスをつくるのが通電区間パルス発生回路３４である。

第２図のゲート回路３７　（Ｇｏ）は通電区間パルス発
生回路３４の出力信号と記憶回路の駆動データとを混合
し発熱要素へのヘッド駆動信号を出力するものであり、
過去の駆動データに対応する第１のゲート回路３８と現
在の駆動データに対応する第２のゲート回路４０と過去
の駆動履歴に応じて予熱パルスを加える第３のゲート回
路３９とから構成されている。通電区間ｔ３、ｔｌ、ｔ
ｌは過去の駆動データに対応する副通電区間であり第１
のゲート回路に入力され、通電区間１０は現在の駆動デ
ータ、に対応する主通電区間であり第２のゲート回路に
入力される。副通電区間のうちｔｌ　は予熱パルス用と
して第３のゲート回路にも入力される。

第３図はアドレスデータと機能の関係を示す説明図であ
り、Ａ２＝０のときの下位２ビツトの情報によって３つ
のデータラッチ回路を選択的にアクセス可能である。デ
ータがセットされた後、所定のアドレスをアクセスし通
電信号入力端子３４ａ、３４ｂにパルスが入力されると
発熱要素への通電がなされる。

第４図はこの通電区間パルス発生回路の入出力波形を示
すタイミング図であり、４１はプリンタの印刷周期を決
定するタイマーからのＣＰＵへの割り込み入力の入力波
形であり一般にＣＰＵの内臓タイマーを用い内部割り込
み機能を用いている。

４２はクロック入力端子３４ａの入力波形を示している
。クロック入力信号は周期が順次変化するものである。

パイナリイカウンタ３５がリセット入力後、このクロッ
クを受は取ると４ビツトのコードに変換す−る。−これ
をインバータ３５ａ、ＡＮＤ回路３５ｂによって、４３
〜４６の出力波形に変換する。４３は３６ａの端子の出
力波形、４４は３６ｂ端子の、４５は３６ｃ端子の、４
６は３６ｄ端子の出力波形をそれぞれ示していてそのパ
ルス幅はそれぞれｔ３、ｔ２、ｔｌ、１０である。これ
らのパルス幅は発熱要素の通電時間となり、過去の駆動
履歴と対応させた通電区間として発熱要素に付与される
。

第５図は本発明による駆動制御装置のサーマルヘッドへ
の通電方法を示す説明図であり、５１．５２．５３は記
憶回路３１．３２．３３内のデータをそれぞれ示し、５
１は現在の、５２は一つ前の回の、５３は二つ前の回の
データを示している。

５４〜５８はヘッド駆動信号の出力波形を示していて、
５４はＨ９端子の、５７はＨ７端子の、５８はＨｌ［ｌ
端子の出力波形をそれぞれ示している。

第５図では５３が印刷開始時のデータとして示している
。通電初回に通電オンのドツトは全ての通電区間が通電
される全通電時間が印加され、通電オフのドツトはｔ、
１区間が予熱パルスとして付与される。この予熱パルス
はサーマルヘッドの基板温度を高めるだけでドツトを形
成することはない。

一つ前のタイミングで自己の発熱要素の通電データがオ
ンであると斜線部で示したｔ３区間が削減され（出力波
形５４に示す）、二つ前のタイミングで駆動データがあ
るとｔ２区間が削減され（出力波形５７に示す）、これ
が連続していると、ｔ３　＋ｔ２区間が削減される（出
力波形５４に示す）。前回の駆動結果で隣接した双方の
ドツトが通電オンである時はｔ１区間が削減される（出
力波形５６に示す）。そして全ての削減しようとして比
較されるデータがオンデータであって自己の現在のデー
タがオンの時は、ｔｏ区間のみが通電オンとなる。逆に
削減しようとして比較されるデータがオフデータで、か
つ現在のデータがオフの時は予熱パルスが与えられる。

このような駆動データの比較と通電区間の選択をゲート
回路３７が行なっている。

ヘッド制御回−路２はゲートアレイ化しワンチップとす
ることによってきわめて簡略な構成を有するサーマルプ
リンタを実現することが可能となる。

これはサーマルプリンタを用いたターミナルプリンタば
かりでなく、ポータプルワードプロセッサなどの小型化
指向の機器に組み込む場合きわめて重要な要素である。

本実施例では一例として過去のデータを二回前まで記憶
する例で示したがこれを三回、四回として通電区間の数
を４回、５回と増加することが可能であり、このように
することによって更にきめ細かな履歴制御を実現するこ
とができる。

第６図は本発明のサーマルプリンタの駆動装置の基準値
発生手段１５のサーミスタ１ｂの温度Ｔと分圧点の電位
Ｖｔとの関係を示す特性図であり一例としてサーミスタ
の２５℃の基準値をＲｔｈとするとＲｔｈ＝５０にΩ、
抵抗器１９の抵抗値Ｒｋ＝２５にΩの時の特性曲線６１
を示している。

Ａ／Ｄコンバータは、本実施例では８ビツトのパイナリ
イコードを出力するものを用いている。

Ａ／Ｄコンバー、汐はこの電位をディジタル量に変換し
出力する。８ビツトで分解できる数は２５５であり最大
検出電圧を４ボルト［Ｖ］とすると１ステツプで１５．
７ｍＶの分解能が得られる。最大検出電圧はＡ／Ｄコン
バータのＶｍａｘ設定端子を用いて容易に設定すること
ができる。

ｖｆ性臼線６１は非直線のため電圧の区間毎に温度範囲
が若干異なっている。しかしＣＰＵ４ではこの電位をパ
イナリイコードで検出する事によってサーマルヘッドの
温度を検知し、印刷モード等の印字条件に応じて最適な
通電条件を設定することが可能である。

第７図は本発明のサーマルプリンタの駆動装置のＡ／Ｄ
コンバータの出力コードと通電時間の基パルス幅との相
関を示す第２のデータテーブルの説明図であり、ザーミ
スタ温度テーブル７１、Ｖｔ出力値テーブル７２、Ａ／
Ｄコンバータの出力値すなわち基準値テーブル７３、基
準パルス幅比テーブル７４、基準パルス幅テーブル７５
、基準パルス幅の規定値７６からなる。

テーブル７３とテーブル７４の関係及び基準パルス幅の
規定値７６がＲＯＭ内に第１のデータテーブル７７とし
て格納される。このためＣＰＵはＡ／Ｄコンバータの出
力コードを基準値として検知することによって、基準パ
ルス幅を設定することが可能となる。基準パルス幅ＴＷ
は基準パルス幅の規定値７６と比から求めることになる
。パルス幅の比の基準値１．００は２５℃の時を基準と
している。

テーブル７３はへキサコードで記載されているが、ＲＯ
Ｍ内にはパイナリイコードで焼き付けられる 又、テーブルの精度は実際には温度のステップを更に細
分し、１℃単位程度にコードテーブル７３と基準パルス
幅テーブル７４をデータとして保有する。しかし、　１
０℃単位に保有してその間を直線と近似して補完するこ
とも可能である。基準パルス幅の比の特性は実験によっ
てプリンタのサーマルヘッドの蓄熱特性に合わせ浪適な
特性をもたせることができる。

サーミスタを包含したパルス発生回路を用いる方式では
この量適特性に回路の特性を合致させるのに大変な困難
をともなうのが一般的であるが、Ａ／Ｄコンバータを用
いる方式では自由に温度特性カーブを選択できることが
わかる。

第８図は通電区間の比の一例（第２のデータテーブル）
を示す説明図であり、８１．８２．８３は印刷モードを
、８４．８５．８６はそれぞれのモードの通電区間の比
を示している。

通電区間の比は熱転写ワンタイム時のｔｏを基準パルス
幅として１００で示している。インクリボンの種類や印
刷紙の種類なとの印刷モードに応じてパルス幅の比を変
えである。これらの基準比をＲＯＭ　１２内に第２のデ
ータテーブルとして設置し、印刷モードに応じて、基準
値発生手段１５の出力値とこのＲＯＭ内第１のデータテ
ーブルと第２のデータテーブルの値とから容易に各々の
通電区間のパルス幅を求めることが可能となる。−例と
して、基準パルス幅ＴＷのパルス幅がｔｏを示している
とすれば、 ｔ　３＝８０Ｘ−ｔ　Ｏ／１００ となる。

このように基準パルス幅は主通電区間ｔｏを求めるよう
な値とすることができるが、全通電時間を基準としてこ
れから通電区間の比によって分割して求めることもでき
る。

印刷モードはここに掲げたのみならず、モノクロームイ
ンクリボンやカラーリボン更に、印字スピード等その組
合せは多い。

［動作］ 第９図はヘッド駆動時のタイミングを示す説明図であり
、以下に詳述する。Ｔ　θ、Ｔ１、Ｔ　２は通電周期を
示し、通電周期決定用のタイマーによって定められ、通
電周期の他、ヘッドを移送するステップモータ等（図示
せず）の基本クロックともなっている。

通電周期に同期して基準値発生手段１５をアクセスし、
Ａ／Ｄコンバータの出力コードを検知する。第１のデー
タテーブルを参照しサーマルヘッドの温度に応じた基準
パルス幅ＴＷを、第２のデータテーブル先参照−し各通
電区間ｔｏ、ｔｌ・・ｔｎを演算する。次のタイミング
周期でこれに応じた発熱要素への主通電区間及び副通電
区間のパルス幅値をＣＰＵ内蔵のタイマー回路１４ａ、
１４ｂを交互に用いてカウントし、この出力時間に同期
してＨＣＵの所定アドレスをアクセスすることによって
周期信号として出力する。−例としてタイマー回路１４
ａにｔ３をセットした後タイマー回路１４ａが作動中に
タイマー回路１４ｂにｔ２をセットしタイマー回路１４
ａのカウント動作が終了したらタイマー回路１４ｂを起
動しタイマー回路１４ｂにｔｌをセットするといった手
順である。タイマー回路をこのように複数個用いること
によって精度の高い時間が得られＣＰＵの処理速度に影
響されず正確な通電制御が可能となる。

更にタイマー出力の処理も遅延時間が最小となるようＣ
ＰＵの内部割り込み機能を用いている。このようにタイ
マー回路を複数装備したＣＰＵ４は通電区間データ出力
手段を兼ねていることになる。

パルス幅ＴＶの読み取りはヘッドの駆動の所定周期ごと
に行ない、時々刻々と変わるサーマルヘッドの温度に対
応させることによって蓄熱を防止し良好な印字品質を実
現できる。

印字動作中は基本的に１ドツト周期毎にＡ／Ｄコンバー
タを作動しサーマルヘッドの温度を検知することによっ
て、パルス幅をこの時の最適値に設定することができる
。しかしながら印字スピードの遅い低速印刷モードでは
、サーマルヘッドの温度上昇はそれほど急激でないため
１ドツト周期でなくてもよい。又、ＣＰＵ４は、インク
リボンの種類や紙の種類に応じて、全通電時間、通電区
間の幅を便宜可変して通電信号を出力するため、これら
の印字のモードに対応したデータテーブルを読みだし周
期信号に変換して出力する。

本実施例によればＡ／Ｄコンバータによって検知した基
準値から基準パルス幅を求め所定の比率で演算すること
によって容易に通電区間の値を求めることができる。

本実施例ではタイマー回路を内蔵したＣＰＵの例で説明
したが、タイマーを別にＣＰＵの外部に付属する方法で
、も良い。

ＣＰＵを中心とする通電区間データ出力手段と通電区間
パルス発生手段３４とによって通電区間信号発生手段を
構成している。

〔発明の効果〕

本発明によれば過去の駆動履歴によるデータ処理をＣＰ
Ｕで行なう必要がないため、ＣＰＵの高速処理が可能と
なり、サーマルプリンタの印字スピードを上昇すること
が可能となる。

又、ゲートアレイ等によってヘッド制御回路をユニット
化することにより、これをＣＰＵのメモリマツプ上に割
り当て、データバス、アドレスバスと直結しＣＰＵから
直接データを書き込むだけでよいためきわめて簡単な構
成で、複雑な処理を可能とした。

更に、通電区間を発生する基準信号として周期に変調し
た区間データ信号をＣＰＵ内部で発生することができ、
記憶される過去のデータが増加したときも回路負担が少
ないという利点を有している。又、印刷紙、インクリボ
ンの種類によって通電区間を可変したり、予熱パルスの
幅を変更したりする場合もＣＰｔＪ４が、これら印刷モ
ードの種別を判断し、ＲＯＭ１２内に設置されたテーブ
ルから容易に通電区間を求め、これを周期信号に変換す
るだけで良いため、きわめて簡略な方法で数多い印刷モ
ードに量適な通電時間を設定することが可能である。

ＲＯＭ内のテーブルを参照することによって実質的にサ
ーマルヘッドの温度をリアルタイムで検知していること
になり、極めて精度の高い熱制御が可能となる。

以上詳述したごとく本発明によるサーマルプリンタの駆
動制御装置は、発熱要素を用いて印刷する如きあらゆる
タイプのプリンタに応用が可能でありきわめて有益なも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーマルプリンタの駆動制御装置
を用いたターミナルプリンタの一実施例の構成を示す略
図。 第２図は本発明の駆動制御装置のヘッド制御回路ＨＣＵ
３の詳細回路図。 第３図は本発明のヘッド制御回路のアドレスデータと機
能の関係を示す説明図。 第４図は本発明の駆動制御装置の通電区間パルス発生回
路の入出力波形を示す説明図。 第５図は本発明の駆動制御装置のサーマルヘッドへの通
電方法を示す説明図。 第６図は本発明のサーマルプリンタの駆動装置の基準値
発生手段１５のサーミスタ１ｂの温度Ｔと分圧点の電位
Ｖｔとの関係を示す特性謔第７図は本発明のサーマルプ
リンタの駆動装置のＶｔの出力値とＡ／Ｄコンバータの
出力値と通電時間の基準パルス幅との相関を示す説明図
。 第８図は本発明の駆動制御装置の通電区間の比の一例を
示す説明図。 第９図はヘッド駆動時のタイミングを示す説明図。 １４ａ、１４ｂ− ３４・　・　・　・　・　・ ３７　・　・　・　・　・　・ ７７　・　・　・　・　・　・ ８４、　８５、　８６ タイマー回路 区間パルス発生回路 ゲート回路 第１のデータテーブル 第２のデータテーブル 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の発熱要素を有するサーマルヘッドを用いて、
   前記発熱要素の駆動履歴を少なくとも過去２回以上を記
   憶し、この記憶結果に基づいて前記発熱要素のそれぞれ
   の通電時間を制御しながら印刷する如きサーマルプリン
   タに於て、 ａ）前記発熱要素の現在及び過去の駆動データを記憶す
   る記憶回路と、 ｂ）該記憶回路に接続され任意の発熱要素の通電時間を
   現在の駆動データを出力するための主通電区間と過去の
   駆動データに対応する複数の副通電区間とに分割して出
   力するゲート回路と、 ｃ）前記サーマルヘッドの温度もしくはその放熱板温度
   を検出する感熱素子と、 ｄ）該感熱素子と抵抗器との分圧点の電位を検出するＡ
   ／Ｄコンバータを有し前記発熱要素への通電時間の基準
   値を発生する基準値発生手段と、ｅ）前記基準値と前記
   主通電区間のパルス幅と前記副通電区間のパルス幅との
   関係をテーブルにして記憶するデータテーブルと、 ｆ）前記基準値の検出結果に基づいて前記ゲート回路に
   前記複数の通電区間を設定するため前記データテーブル
   を参照し各通電区間のパルス幅を求め通電区間信号とし
   て前記ゲート回路に与える通電区間信号発生手段と、 ｇ）前記ゲート回路の出力信号に応答し、前記発熱要素
   への通電をオンオフするヘッドドライブ回路とを有する
   ことを特徴とするサーマルプリンタの駆動制御装置。 ２）前記データテーブルはＡ／Ｄコンバータの出力値と
   前記各通電区間のパルス幅との比例関係を示すことを特
   徴とする請求項１記載のサーマルプリンタの駆動制御装
   置。