JPH04146158A - 印字制御回路 - 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〕 本発明は印字制御回路、特に熱転写方式印字ヘッドの印
字動作時における印字制御回路に関するものである。

以下余日 〔従来の技術とその問題点〕 従来、熱転写方式印字ヘッドは、高速度で使用した場合
、印字ヘッド自体が蓄熱によシ温度上昇する結果１例え
ば印字した文字の字画の線径が太くなり、正常な字形と
ならない問題点があった。

本発明は従来のもののこのような問題点を解決し、長時
間連続使用しても蓄熱を抑制することができ、高速の印
字駆動を行っても高品位の鮮明な印字・ぐターンが得ら
れるようにしたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は印字すべき字形のドツトイメージについてその
一部を記憶し、その字形のドツトの展開状況によって印
字ヘッドの各微小発熱体に対する駆動時間を制御しよう
とするものである。

すなわち本発明印字制御回路は、シリアル印字イメージ
データを収納するためのシフトレジスタと、該シフトレ
ジスタの内容を記憶する複数個のレジスタ群と、該レジ
スタ群から得られるイメージデータ情報を入力し制御対
象である熱転写ヘッドの微小発熱体の熱エネルギーの収
支を一定とするための論理回路群とを含んで構成される
。

〔本発明の原理〕

次に本発明の原理につじで説明する。熱転写ヘッドは抵
抗体による微小発熱体を一直線状に配置し、ドツトを印
字すべきタイミングで前記微小発熱体を短時關発熱させ
ることにより印字を行っている。この場合、任意の発熱
体に注目した場合。

印字すべきタイミングで印加電圧・母ルスを受は発熱し
、ついで前記印加・ぐルスがなくなシ発熱動作が終って
から次に再び印加パルスを受けるまでの間に、前記発熱
体は常に初期の表面温度にまで放熱による温度低下があ
ることが望ましい。しかし。

実際は例えば直線印字などを行うと発熱が連続的に繰返
される結果、印字ヘッド自体に蓄熱が生じ。

印字濃度が大となり２次第に不鮮明な印字となる。

従って、連続的に印字が行なわれる場合、以下に示すご
とく発熱体の発熱駆動時間を制御することにより１発熱
エネルギー量と放熱エネルギー量がバランスがとれる様
制御させる必要がある。

第３図を用いてこれを説明すると９時刻ｔ。よりｔＷま
での時間印字ヘッドの発熱体に対し電圧υの印加電圧・
ぐルスを与えると、その微小発熱体は蓄熱温度Ｔｃよシ
ピーク温度Ｔｐまで発熱する。この間の動作は実験結果
からステップ状入力信号に対する１次遅れ応答とみなさ
れる変化となシ、その時定数は印字ヘッドの比熱（熱容
量）により決定される。印加電圧・ぐルスが時刻ｔｗで
終了すると。

放熱冷却が開始する。この放熱動作も１次遅れ応答であ
る。この放熱状態は次の印加時刻ｔ３まで継続する。今
、感熱転写ヘッドと組み合せ使用されるインクフィルム
もしくは感熱紙の感熱温度を同図に示すＴＢとするとｔ
　Ｔｓよシも高温の部分のエネルギーは同図の斜線部分
の面積Ｅｅに比例するはずである。従って面積ＥｅＯ値
が常に一定になる様制御してやることにより、印字ヘッ
ドの微小発熱体よシ発生する熱エネルギーを一定にする
ことが可能となシ、従ってインクフィルムもしくは感熱
紙の印字濃度を一定に保つことが可能となる。このため
には、順次行なわれる電圧印加の周期の短い場合、すな
わち、高速印字の場合には、その電圧印加の時間を可変
とし、同図に示すように１回目と２回目の斜線部分の面
積ＥｅとＥｅ′が一定となる様、印字時刻を制御する必
要がある。

次に、この印字時刻を決定するだめの条件について詳細
に検討する。

第４図において、印字ヘッドに対し、電圧印加を行おう
とするタイミング（時刻１０）における印字ヘッドの温
度Ｔｃは１回前の電圧印加が終ってから放熱しつつ低下
してきた温度すなわちその時点でのヘッドの蓄熱温度で
あり、これを又とする。

又電圧印加時間幅ｔＷをｙとし発熱、放熱時定数（同一
とする）をτとすると、電圧印加時の一次遅れ応答曲線
は Ｔｕｐ　”　ＴＭ　　（ＴＭ　　Ｘ）　ｅ　　〒　　　
　−・−・（１）と表わされる。ここでＴＭは印加を長
時間継続するとしたときの収束温度（飽和温度）である
。この式（１）はステップ入力に対する一次遅れ応答と
して容易に求められる。

同様に放熱時においては、その応答曲線は−にＬ ’ｒｌ）ｏｗｒｌ　＝　Ｔｐ−ｅ　　ｒとなるから、感
熱温度Ｔ、とで囲まれる面積Ｅ。を計算すると Ｅｅ＝ＴＭ（ｙ−ｔ、）−Ｔ３（ｔ２−ｔ、）　　　・
・・・・・（３）となる。

本発明で求める制御条件とは、（３）式であられされる
面積Ｅ。が蓄熱温度Ｔ、にかかわらず、すなわちＸにか
かわらず一定となる条件である。この条件はＸにかかわ
らずＥｅ一定であることから、　ｄＦ、ｅ／ｄｘがＯに
なる条件を求めることである。すなわち（３）式より ・・・・・・（４） になる条件を求めると となり。

ここにＴ、　４０ Ｔｐ−Ｔ、　（Ｏであるから。

（５）式は となる。

よってこの式を積分すれば ｙ＝　Ｔ　・ｔｏｇ（ＴＨ−ｘ）＋ｃ が得られる。そこでｘ　＝　Ｑ すなわち 蓄熱なし のときの印字時間幅をｙ　＝　ｎとすると定数Ｃが 決まシ となる。

いま ｔ＝ｔ、（＝ｙ）のとき ＴＵＰ：ＴＰ であるから 式（１）から ＴＰ ＝ＴＭ −区 （ＴＭ−Ｘ）ｅ　　τ が得られ。

この（８）式と（７）式とから Ｔ、＝ＴＭ（１−６−〒） が得られ。

この（９）式を（２）式に代入して Ｔｏｏｗｎ　＝Ｔｙ（１−ｅ４）・６−平が得られる。

以上より、前回の電圧印加開始からｔだけ経過した時点
での最適印字時間幅を謄′とじ、前回の印字時間幅をｔ
Ｗとすると。

・・・・・・　（１１） が得られる。すなわち前回の電圧印加終了直後からの経
過時間（１−１ｗ）によって、今回の電圧印加パルス幅
１＝　／が（１］）式により決定される。但し６９式の
計算を行Ａつつ、印字制御を行うことは処理時間がかか
シすぎ実際的ではない。

従って、ここで経過時間（１−１，、）を（１−ｎ）で
近似すると６９式は となり、更に印字時においては、そのドツト毎の印字周
期は一定であるのが通常であるから、その印字サイクル
タイムをｔｃとし、ＣＹを前回印字からの電圧印加を行
なわなかった（すなわち、白地のままであった）サイク
ル数とすると。

ｔ＝ＣＹ−ｔｃ で表わせる。

従って ・・・・・・（１３） となシ、ここでてｌ　ｎ　ｌ　Ｔｃは通常、定数である
ので、ＣＹとｔＷ′の関係が本式によシ計算できること
になる。すなわち、１サイクル前に電圧印加を行なった
場合のｔＷ′をｔＷ、とすると また２サイクル前に電圧印加を行なった場合のｔＷ′を
ｔＷ２とすると 同様に３サイクル前。

４サイクル前についても同 様にｔＷ３ ｔＷ とすると ・・・・・・（１７） ・・・・・・（１８） 上述のとと〈τ、ｎ、ｔｏは定数であるから。

ｔＷｌ〈１ｗ２〈ｔＷ、＜ｔＷ４り・・・・・・である
ことがわかる。すなわち、電圧印字を行なわなかったサ
イクル数が大きくなるほど放熱時間が犬となるので。

ヘッドは良く冷却され温度が低下するので＋　ｔｗ’は
犬となることがわかる。ここで得られたｔｗ１ｔｗ２　
＋　ｔＷ５　＋　ｔＷ４　＋・・・は後述する制御回路
におけるタイミング信号の決定に使用される。

従ってＣＹを１から例えば４〜６程度までの各数値に対
し、実験的に求めたてｌ　ｎ　ｌ　ＴＱよ！！’　ｌｔ
Ｗ’をあらかじめ計算しておき、これをＣＹとｔＷ′の
対応テーブルとして制御回路の中で記憶しておき。

印字動作時、この数値をもって印字時間幅を制御するな
らば、常にヘッドに蓄熱のない安定した印字が行える。

なお２以上述べた制御方式は感熱ヘッドの微小発熱体の
１個のみに注目し、その微小発熱体の過去の電圧印加の
履歴がどうであったかについてのみ考慮したのであるが
、実際は例えば、今注目した発熱体は長期間電圧印加が
なくても、すぐ隣シの発熱体が連続的に電圧印加がある
ならば、その発熱の影響を注目している発熱体はやはり
受けるのであって、更に以下に述べ−るごとく電圧印加
しようとする微小発熱体の左右の発熱体の過去の電圧印
加履歴に対しても考慮する。

すなわち、第５図において、今印字のために電圧印加し
ようとするドツトが斜線で示すドツトであるとすると、
上述したことは、電圧印加しようとするサイクル（現サ
イクル）よりも以前のサイクル、すなわち１〜４サイク
ル前の印加状況により、現サイクルの電圧印加時間が決
定するということ、すなわち、同図で、ドツト位置ａ１
．　ａ２　＋ａ３　＋　ａ４で電圧印加があったかどう
かで前記時間が決められるということである。

この場合、これを２次元的制御に機能を拡大することに
よシ、更に安定した印字が行える様にする。

すなわち、第５図においてドツト位置ａ、〜ａ４が電圧
印加されたかどうかによって生ずる現サイクルの印加時
間幅に対する影響の大きさを、第５図にあるごとく、注
目ドツトの左右のドツトに対しても同様に配慮する。

すなわち記号Ａで表わすドツト位置（１ケ所）。

記号Ｂで表わすドツト位置（３ケ所）、記号Ｃで表わす
ドツト位置（３ケ所）、記号りで表わすト０ット位置（
５ケ所）のごとく注目ドツト（被補正ドツト）の近辺ド
ツトの集合を４個考え、各々の集合に重み付けを行い、
注目ドツトに対する電圧印加時間の決定の要因として、
各集合について過去の電圧印加の状況を調べることを行
う。

第６図は実際に印加される印加電圧ノＰルスの波形を示
す。印加電圧パルスはもしも過去４サイクル前にわたっ
て上記Ａ−Ｄの集合のどのドツトにも電圧印加がなかっ
たとするならば、　ｔ□　＋　ｊＡ　’ｔＢｌ　ｔｃ、
　ｔＤのすべての時間、電圧印加される。

もしもＡ−Ｄの集合のいずれかに過去において電圧印加
があったならば、対応する１Ａ、　１Ｂ、　１ｃ。

ｔＤの時間は電圧印加は行なわれない。例えば、今。

グルー７’Ａ　、　Ｃに過去に電圧印加があったとする
と、現サイクルで印加されるパルス波形は第７図のごと
くになる。

なお２時間ｔＡ％　ｔＤの長さは上述の（至）式により
決まるノクルス幅であるが、更に実験により最も鮮明印
字の得られる値に変更してもよい。

以下余日 〔実施例〕 第１図は上述の印加パルス幅制御を行うための本発明の
一実施例の構成を示す図である。第１図において、感熱
ヘッドの発熱ドツトに対する駆動サイクル毎のシリアル
データが入力端子５０１へ。

クロックタイミング入力端子５０２への入力と同期して
入力される。このシリアルデータはシフトレジスタ５０
４に１次的に蓄えられる。この入力動作は後述の印字駆
動中に並行して同時進行して行なわれる。ｌサイクル分
のデータがすべてシフトレジスタ５０４に入力し終ると
、シフ）　ノ４ルスが入力端子５０３に入力され、シフ
トレジスタ５０４の内容はレジスタ５０５へ、レジスタ
５０５の内容はレジスタ５０６へ、レジスタ５０６の内
容はレジスタ５０７へ、以下同様に各レジスタの内容が
各々上段のレジスタへ移される。この結果。

現在ドツト印字しようとするデータがレジスタ５０５へ
、１サイクル前のデータはレジスタ５０６に２サイクル
前のデータはレジスタ５０７に、以下同様に４サイクル
前までのデータが５０５〜５０９のレジスタにセットさ
れる。この時点で次のサイクルのデータはシフトレジス
タ５０４へ入力され始めてよい。レジスタ５０５〜５０
９の各ビットの内容はすべてデータバス５１０〜５１４
によシ論理回路５４０に入力される。

すなわち第５図および第６図、第７図で説明した１〜４
サイクル前までの印字データ内容および現サイクルの印
字データ内容はすべてレジスタ５０５〜５０９にセット
されていて、印加電圧ノｅルス発生時、論理回路５４０
よシ読みとることができることになる。

さて、第５図におけるＡ−Ｄの各グループの注目してい
るドツトのレジスタ上の位置を下記例のごとく表わすこ
とにする。

Ｒｎ−１，ｎ−２ この表示は、今注目しているドツトが、レジスタ上の左
からｎ番目のドツトで、そのｎ番目のドツトの左へ２ド
ツト離なれ、且つ１サイクル前のドツトであることを示
す。この様に表記するとき。

第６図、第７図に示す波形は、入力端子５２０〜４に入
力される基本タイ ングＴ。、ＴＡ、Ｔ、、・・・ ＴＤ（これは同図のｔ。、〜、ｔＤに等しい）を使って
以下のとと く表記される ｔｏ−ｔＤの集合と して示 される。

ｔ０＝Ｒｆｌ、ｎ−Ｔ。

・・・（Ａ） ｔＡ＝Ｒｎ、ｎ・（Ｒｎ−、、ｎ）・ＴＡ・・・（Ｂ） ・・・（Ｃ） ・・・（Ｅ） 従って第６図、第７図に示す波形をＴとすると。

Ｔ＝ｔ０＋へ＋ｔＢ十ｔＣ十ｔＤ で表わされる。

なお上述のタイ ング信号Ｔ。’　ＴＡ、ＴＢ　ｓ　Ｔ（ｙ　Ｔｏは下記
の方程式を解くことによシ決定される。これは前述の（
ｔ４）、（１５）、（１６）　、（１７）式のｔｗ１〜
ｔｗ２の定義よシ明らかである。すなわち。

ｔｗ、＝Ｔ。

ｔｗ２　＝　Ｔｏ十Ｔ、十ＴＣ十ＴＤ ｔｗ３ ＝　Ｔｏ＋ＴＡ十Ｔｃ＋ＴＤ ｔｗ４ ＝　Ｔｏ十ＴＡ十ＴＢ十Ｔ。

ｔｗ５　　＝　ＴＯ＋ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣこれら（２０）
、（２１）、（２２）、（２３）、（２４）　　式によ
シ前述の（１４）　、　（１５）、　（１６）　、　（
１７）　、　Ｕｓ）式で計算したｔｗ。

’ｗ２　ｓ　ｔｗ５　ｙ　ｔｗ４　ｔ　ｔｗ５を使って
Ｔｏ、ＴＡ、ＴＢ。

Ｔｃ、ＴＤが求められるすなわち ’ｒ、＝　ｔｗＩ ＴＡ＝±（−２ｔｗ１−２ｔｗ２＋ｔｗ３＋ｔｗ４＋ｔ
ｗ５）ＴＢ　”　Ｔ（−２ｔｗ、＋ｔ、２−２ｔＷ３＋
ｔ、４＋ｔＷ５）Ｔｃ＝４（−２ｔＷ、＋ｔＷ□十ｔＷ
５−２ｔｗ４＋ｔＷ５）となる。実際はこれに実験よシ
得られた。補正値で多少の増減はあっても１本特許の趣
旨を逸脱するものではない。

これらの論理の具体例を第２図に示す。第２図は第１図
のレジスタ５０５〜５０９の一部が６０１〜６０５のレ
ジスタ（一部）に対応し、斜線で示すドツトに注目した
とき、上記体）〜（Ｅ）で示した論理は（第１図の論理
回路５４０の一部を第２図６１０の論理回路に対応させ
ている）論理デート６３０〜６３９によシ実現できるこ
とは例えば上記の（Ｃ）の式は第２図のＢのドツトに対
応した論理を表わしていることよシ明らかである。すな
わち理は第２図のゲート６３２で実現され、さらにＲｎ
、ｎは今注目しているｎ番目のドツトのレジスタ出力で
、ゲート６３２の出力とともにゲート６３６に入力され
、同ゲート６３６はまた（Ｃ）の式の中のＴ、に対応す
る信号６２３も入力されている。これらゲート６３６へ
の３つの入力信号により同ゲート６３６は（Ｃ１式の論
理を実現している。同様に（Ａ）の式はダート６１０に
よシ、また（Ｂ）の式はダート６４２　、０））の式は
ゲート６３７　、　（Ｅ）の式はゲート６３８によシ実
現され、これらのダートの出力はオアゲート６３９によ
シまとめらｔ、同ゲート６３９の出力信号６４０が発熱
駆動信号として使用される。

実際はヘッド上の駆動しようとする全ドツトについてこ
の論理回路が準備されることになる。

〔本発明の効果〕

本発明は、印字ヘッドの各微小発熱体に対する駆動時間
について、各微／Ｊ％発熱体の非駆動時間中の放熱の状
況を考慮して、決定する論理回路を有していることによ
シ、長時間連続使用しても蓄熱を抑制することが可能と
なシ高速の印字駆動を行っても高品位の鮮明印字・リー
ンが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はその実施
例の論理回路部分を示す一例の構成図。 第３図は熱転写ヘッドにおける発熱時と放熱時の時間経
過とともにヘッド表面温度がいかに変化するかを示す図
、第４図は印字ヘッドの発熱と放熱の熱収支の計算を説
明するための図、第５図は発熱制御を行うための印加ノ
ヤルス波形を決定するための重みづけの分布を示す因、
第６図、第７図は印加・母ルス波形を示す図である。 記号の説明：５０４はシフトレジスタ、５０５〜５０９
はレジスタ、５４０は論理回路である。 第１図 第３図 第４図 切 ’Ｃ＋ Ｌン ′ｃ２ Ｌ工 を 第５図 ↑ 橿揃正ドット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリアル印字イメージデータを収納するためのシフ
   トレジスタと、該シフトレジスタの内容を記憶する複数
   個のレジスタ群と、該レジスタ群から得られる印字イメ
   ージデータ情報を入力し制御対象である熱転写ヘッドの
   微小発熱体の熱エネルギーの収支を一定とするための論
   理回路群とを含むことを特徴とする印字制御回路。