JPH04366649A - サーマルヘッド駆動装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルヘッドを用い
た熱発色型および熱転写型記録装置等におけるサーマル
ヘッドの駆動に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、熱発色型および熱転写型記録装置
等において、高速化や効率化を図るため様々なサーマル
ヘッドの駆動装置が提案されている。

【０００３】従来例として、例えば特開平２−４３０６
０号公報に示されているサーマルヘッド駆動装置がある
。この従来例のサーマルヘッド駆動装置のサーマルヘッ
ド駆動タイミングチャートを図５、従来例のサーマルヘ
ッド駆動装置により駆動するサーマルヘッドの構成図を
図６に示す。

【０００４】サーマルヘッドは図６に示すように、２５
６０個の発熱抵抗素子Ｒ１　〜Ｒ２５６０と、トランジ
スタｔｒ１１，ｔｒ２１〜ｔｒ１２５６０，ｔｒ２２５
６０、ゲートＧ１　〜Ｇ２５６０、Ｄフリップフロップ
からなるラッチ回路ＦＦ１１〜ＦＦ１２５６０　、Ｄフ
リップフロップＦＦ２１〜ＦＦ２２５６０　からなるシ
フトレジスタを有している。２５６０個の発熱抵抗素子
Ｒ１　〜Ｒ２５６０は奇数番目の発熱抵抗素子Ｒ１　，
Ｒ３　，・・・・からなる第１のブロックと偶数番目の
発熱抵抗素子Ｒ２　，Ｒ４　，・・・・からなる第２の
ブロックとに分割されている。

【０００５】図５に示すように、ストローブ１信号によ
りゲートＧ１　，Ｇ３　，・・・・がＯＮしてラッチ回
路ＦＦ１１，ＦＦ１３，・・・・のデータによりトラン
ジスタｔｒ１１，ｔｒ２１、ｔｒ１３，ｔｒ２３、・・
・・ｏｎ／ｏｆｆすることによって第１のブロックの発
熱抵抗素子Ｒ１　，Ｒ３　，・・・・がデータに応じて
電源より通電されることによりエネルギーが印加される
。同様に、ストローブ２信号によりゲートＧ２　，Ｇ４
　，・・・・がＯＮしてラッチ回路ＦＦ１２，ＦＦ１４
，・・・・のデータによりトランジスタｔｒ１２，ｔｒ
２２、ｔｒ１４，ｔｒ２４、・・・・がｏｎ／ｏｆｆす
ることによって第１のブロックの発熱抵抗素子Ｒ２　，
Ｒ４　，・・・・がデータに応じて電源より通電される
ことによりエネルギーが印加される。

【０００６】このように、従来例のサーマルヘッド駆動
装置は前述したサーマルヘッドの奇数番目と偶数番目の
２つのブロックに分割された各々のブロックの発熱抵抗
素子に対し、１階調毎に通電駆動をｄｕｔｙ５０％の割
合で交互に繰り返す。この発熱抵抗素子に対して１ドッ
トの記録毎に複数の通電パルスの数を変化させることに
より発熱量を制御しており、１ライン記録における最大
エネルギー印加時と次ラインの記録におけるエネルギー
印加時との間に冷却区間を設けずに、順次エネルギーを
印加することにより、エネルギー効率を向上させるもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、サーマルヘッ
ドはきわめて短いパルス電力を印加して使用され、この
ような使用条件下では発熱抵抗素子の寿命は印加された
総パルス数で定義されており、通常１０７から１０８パ
ルス程度の寿命である。従って、従来例のサーマルヘッ
ド駆動装置は、１階調毎に発熱抵抗素子の通電のオン、
オフを繰り返しているため、最高では１ライン毎に２５
５回のパルス電力を発熱抵抗素子に印加することになり
、耐熱パルス寿命に課題がある。

【０００８】また、従来例のサーマルヘッド駆動装置は
、サーマルヘッドを少なくとも２分割して駆動するため
、上述したようにサーマルヘッドにおいて、ストローブ
信号を２分割した特別な配線、コネクター及び信号線等
が必要となり、装置およびサーマルヘッドのコストを上
げる要因となっている。

【０００９】本発明はかかる点に鑑み、簡単な構成のサ
ーマルヘッドを用いることができ、効率よくサーマルヘ
ッドの発熱抵抗素子を発熱させ発熱抵抗素子の長寿命化
を図ったサーマルヘッド駆動装置を提供するものである
。

【００１０】

【課題を解決するための手段】サーマルヘッド内のライ
ン状に配列された発熱抵抗素子に対し、入力された階調
データに応じて前記発熱抵抗素子を一括して連続した通
電駆動するヘッド駆動制御手段と、前記発熱抵抗素子の
最大通電駆動終了後、前記発熱抵抗素子を最大通電駆動
した場合の発熱温度上昇の時定数よりも短い時間の後、
次ラインの駆動を開始するようにヘッド駆動制御手段を
制御する記録制御手段とを備えたサーマルヘッド駆動装
置である。

【００１１】

【作用】本発明は上記した構成によって、全発熱抵抗素
子に対して一括して通電駆動するため、サーマルヘッド
の分割駆動するための構成を必要とせず、サーマルヘッ
ドを含むプリンタ装置を簡単な構成にすることができる
。

【００１２】そして、１ライン毎に階調データに応じて
発熱抵抗素子の通電駆動を連続的に行なうことにより、
１ライン記録中は階調レベルに関わらず、１回のみの発
熱、冷却のパルス駆動を行なうため、発熱抵抗素子の耐
熱パルス寿命を長くすることができる。

【００１３】また、発熱抵抗素子の最大通電駆動終了後
、前記発熱抵抗素子を最大通電駆動した場合の発熱温度
上昇の時定数よりも短い時間の後、次ラインの駆動を開
始するようにすることにより、各ライン毎の発熱温度の
低下を最低限におさえ、印加したエネルギ−を次ライン
時の発熱に際し、効率よく寄与することができる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例は、サーマルヘッドが２ｎ　
個（ｎは自然数）の発熱抵抗素子をライン状に有してお
り、１画素あたり２ｍ　階調（ｍは自然数）で、主走査
方向に一括駆動記録を行なう多階調記録の可能なサーマ
ルヘッド駆動装置である。図１は本実施例を実現するサ
ーマルヘッド駆動装置のブロック図、図２はライン間の
冷却期間を設けない場合のサーマルヘッドの駆動を示す
タイミング図である。

【００１５】図１において１はサーマルヘッド、２は入
力データに応じた各発熱抵抗素子に通電する時間データ
を記憶するラインメモリ、３はラインメモリ２内のデー
タを読み出すためのアドレスを発生する第一のカウンタ
、４はラインメモリ２内のデータを読み出す１ライン毎
の回数を発生する第二のカウンタ、５は第一のカウンタ
３から与えられたアドレスにより読みだされたラインメ
モリ２の出力と第二のカウンタ４の出力とを比較した結
果のシリアルデータＤＡＴＡを出力するコンパレータ、
６はラッチ信号ＬＡＴＣＨ、ストローブ信号ＳＴＢの各
ヘッド駆動信号を発生する駆動信号発生手段、１０はサ
ーマルヘッド１、ラインメモリ２、第一のカウンタ３、
第二のカウンタ４、コンパレータ５、駆動信号発生手段
６からなるヘッド駆動制御手段である。７は第一のカウ
ンタ３と第二のカウンタ４のカウントスタート、ストッ
プを制御し、ライン毎の記録を制御する記録制御手段で
ある。ラインメモリ２には、図示していないが、各ライ
ン毎に、入力された画像データから各発熱抵抗素子に対
応する通電時間データに変換されて、予め記憶されてい
る。

【００１６】また、サーマルヘッド１は、従来例におい
て用いたサーマルヘッドとほぼ同様な構成であるが、本
実施例では全発熱抵抗素子を一括して通電駆動するため
、ストローブ信号ＳＴＢは１本となる。すなわち、本実
施例のサーマルヘッドは２ｎ個の発熱抵抗素子Ｒａ１　
〜Ｒａ２ｎと、トランジスタｔｒａ１　〜ｔｒａ２ｎ、
ゲートＧａ１　〜Ｇａ２ｎ、ＤフリップフロップＦａ１
　〜Ｆａ２ｎからなるラッチ回路、Ｄフリップフロップ
Ｆｂ１　〜Ｆｂ２ｎからなるシフトレジスタを有してい
る。

【００１７】ここで、図１、図２を用いて本発明の実施
例について詳しく説明する。本発明の実施例のサーマル
ヘッド駆動装置では、サーマルヘッド１の全発熱抵抗素
子を一括に通電駆動する。

【００１８】図１に示すように駆動信号発生手段６はラ
ッチ信号ＬＡＴＣＨ、ストローブ信号ＳＴＢの各ヘッド
駆動信号を発生する。コンパレータ９からの出力データ
はシフトレジスタＦｂ１　〜Ｆｂ２ｎによりデータ転送
クロックＣＬＫに同期して各発熱抵抗素子Ｒａ１　〜Ｒ
ａ２ｎに対応したパラレルデータに変換され、ラッチ信
号ＬＡＴＣＨによりラッチ回路Ｆａ１　〜Ｆａ２ｎでラ
ッチされる。 次に、ストローブ信号ＳＴＢをアクティブ（”Ｌ”）に
することによりゲートＧａ１　〜Ｇａ２ｎがＯＮして、
ラッチ回路Ｆａ１　〜Ｆａ２ｎのデータによりトランジ
スタｔｒａ１　〜ｔｒａ２ｎがｏｎ／ｏｆｆすることに
よって発熱抵抗素子Ｒａ１　〜Ｒａ２ｎがデータに応じ
てヘッド電源より通電されることによりエネルギーが印
加される。

【００１９】このように、サーマルヘッド１内の発熱抵
抗素子Ｒａ１　〜Ｒａ２ｎを各画素の階調レベルデータ
に応じて一括して通電駆動を行ない、１ラインの記録が
行われる。

【００２０】ラインメモリ２にはサーマルヘッド１の発
熱抵抗素子Ｒａ１　〜Ｒａ２ｎの通電時間、即ち階調レ
ベルデータが記憶されており、この階調レベルデータの
値が大きいほど発熱エネルギーが大きくなるため、記録
した画素の濃度は高くなる。第一のカウンタ３により順
次ラインメモリ２から各発熱抵抗素子Ｒａ１　〜Ｒａ２
ｎに対応する階調レベルデータが読みだされ、第一のカ
ウンタ３が一巡して２ｎ　回カウントし、ラインメモリ
２の内容が全て読みだされると第二のカウンタ４が１だ
けカウントアップし、再度第一のカウンタ３によりライ
ンメモリ２の内容を最初から読みだす。第一のカウンタ
３により読みだされたラインメモリ２内のデータはコン
パレータ５に入力され、この１ライン分のデータの読み
だしを（２ｍ　−１）回繰り返す。

【００２１】コンパレータ５はラインメモリ２内の階調
レベルデータと、第二のカウンタ４の出力とを比較し、
第二のカウンタ４の出力が階調レベルデータの値より小
さければ、”１”をシフトレジスタＦｂ１　に出力する
。つまり、図２の１階調記録時間ｔａ　にあたる周期を
（２ｍ　−１）回繰り返し、そのときラインメモリ２か
らは毎周期同じデータが読みだされる。しかし、１周期
毎に第二のカウンタ４の値が１ずつ増加していくので、
ラインメモリ２の出力の内で第二のカウンタ４の値以下
になったものからコンパレータ５の出力は”０”に変わ
っていく。 （ただし、”１”で通電、”０”で通電休止を行なう。 ）このように、サーマルヘッド１の一発熱抵抗素子にお
いては、通電するか否かのデータ（通電（”１”）、通
電休止（”０”））が図２のｔａ　の周期で（２ｍ−１
）回送られることになる。第二のカウンタ４が（２ｍ　
−１）回カウント後、記録制御手段７にキャリーを出力
する。記録制御手段７は、このキャリーの入力後、即座
に、第一のカウンタ３、第二のカウンタ４に対し、次ラ
インのカウントの開始を行なうように制御する。従って
、各ライン間に冷却期間を設けることなく、通電駆動が
可能となる。

【００２２】本実施例ではｍ＝３、即ち８階調記録の場
合を示しており、各発熱抵抗素子毎に２ｍ　通りの通電
時間が設定され、０〜２ｍ　−１階調レベルの２ｍ　階
調記録が可能となる。本実施例のライン間に冷却期間を
設定しない場合は、階調レベル７が最大通電時間ｔｍａ
ｘで、１ラインの記録周期となる。また、図２のそれぞ
れの階調レベルに示すように、発熱抵抗素子の通電は階
調毎に途切れることなく、連続して各階調レベルに応じ
て通電される。このように記録ライン間に、冷却期間を
設けないことにより前ラインの発熱抵抗素子が昇温した
状態を利用し、エネルギー効率を向上することができる
。

【００２３】ただし、前述のライン間の冷却期間を設け
ない場合は、前ラインの蓄熱の影響を大きく受け、画像
のエッジのボケや、低階調部のにじみ等となる場合があ
る（今後これを尾引き現象と呼ぶ）が、ＮＴＳＣのビデ
オ信号をソース源とする画像記録では、ほとんど目立た
ないレベルであり、冷却期間を設けないため、高速性に
優れた有効な方式である。

【００２４】しかし、ハイビジョン画像や、コンピュー
ターグラフィックスなどの高画質な画像記録においては
、このような尾引き現象による画像の劣化を無視するこ
とはできない。そこで、この尾引き現象を解消するため
、通常、記録ライン間に冷却期間を最大通電時間の数倍
程度の長い時間設けているが、このように長い時間の冷
却期間を設けると、記録速度、エネルギー効率の点で問
題がある。

【００２５】そこで、以下の説明では、本実施例におい
て冷却期間を設けて、尾引き現象を最低限におさえ、か
つ、高速な画像記録を行なう場合について述べる。

【００２６】図３、図４は本実施例のライン間に冷却期
間を設ける場合のサーマルヘッドの駆動を示すタイミン
グ図、およびヘッド駆動時の発熱抵抗素子の温度変化を
示した図である。図３のｔｃ　は１ライン周期期間を示
し、ｔｄ　はライン間に設ける発熱抵抗素子に通電しな
い冷却期間である。

【００２７】図４は特に、最大通電時間（階調レベル７
）の通電駆動後、発熱抵抗素子への通電を休止した時の
発熱抵抗素子の温度変化を示しており、ヘッド駆動時の
発熱抵抗素子の発熱温度曲線の時定数τａ　は、（ｔｃ
　−ｔｍａｘ　）に相当する。また、Ｔｓは記録紙の発
色温度またはインクシートのインク転写温度を示してい
る。通常、最大通電時間（階調レベル７）の駆動後、時
定数τａ　の間、発熱抵抗素子への通電を休止すると、
発熱抵抗素子の温度がＴｓを下まわる。

【００２８】上述したライン間の冷却期間を設けない場
合と同様に、第二のカウンタ４が（２ｍ　−１）回カウ
ント後、記録制御手段７にキャリーを出力する。ただし
、記録制御手段７は、このキャリーの入力後、冷却期間
ｔｄ　の後に、第一のカウンタ３、第二のカウンタ４を
制御し、次ラインのためのカウントを開始させる。この
場合、各ラインの最初の各発熱抵抗素子の温度はＴｓよ
り低い温度となっているため、尾引き現象による画像の
劣化を生じることはない。さらに、冷却期間ｔｄ　を発
熱抵抗素子の発熱温度曲線の時定数τａ　としており、
通常、時定数τａ　はサーマルヘッドにもよるが、数ｍ
ｓｅｃオーダーであるので、従来のサーマルヘッド駆動
に対して十分高速な記録が可能となる。

【００２９】このように、本発明の実施例は、記録制御
手段７により、記録速度の高速性や記録画像の画質等の
目的に応じて、任意に最適なライン間の冷却期間を設定
することが可能である。

【００３０】以上述べたように、本発明の実施例は、従
来例のような１階調毎に発熱抵抗素子の発熱、冷却を行
なうのではなく、１ライン記録中は階調レベルに応じて
、連続して発熱を行なう。従って、階調レベルに関わら
ず、１ライン記録中に１回のみ発熱、冷却のパルス駆動
を行なうため、発熱抵抗素子の寿命が従来例に比べ、大
幅に長くなる。さらに、本発明の実施例は、前発熱抵抗
素子を分割することなく、一括して通電駆動するためス
トローブ信号を１本で済ますことができ、ストローブ信
号の配線や、コネクタ等を削減することができる。

【００３１】本実施例では、階調数が８階調について述
べたが、本発明は８階調に限定されるものではない。

【００３２】

【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括駆動するためストローブ信号を１
つとすることができ、従来例に比べてサーマルヘッド及
びヘッド駆動装置を簡単な構成にすることができコスト
ダウンを図ることができる。また、１ライン毎に階調デ
ータに応じて発熱抵抗素子への通電を連続的に行なうこ
とにより、発熱抵抗素子の長寿命を図ることができる。 さらに、尾引き現象、ならびに、各ライン毎の発熱温度
の低下を最低限におさえ、印加したエネルギ−を次ライ
ン時の発熱に際し、効率よく寄与することができる。さ
らに、記録速度や記録画像の画質等の目的に応じて、最
適なライン間の冷却期間を容易に設定することができ、
これら実用効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるサーマルヘッド駆動装
置のブロック図である。

【図２】本発明の実施例におけるライン間に冷却期間を
設けない場合のサーマルヘッドの駆動を示すタイミング
図である。

【図３】本発明の実施例におけるライン間に冷却期間を
設ける場合のサーマルヘッドの駆動を示すタイミング図
である。

【図４】本発明の実施例におけるサーマルヘッド駆動装
置におけるヘッド駆動に対する発熱抵抗素子の温度を示
した図である。

【図５】従来のサーマルヘッド駆動装置のサーマルヘッ
ド駆動タイミングチャートである。

【図６】従来のサーマルヘッド駆動装置におけるサーマ
ルヘッドの構成図である。

【符号の説明】

１　　サーマルヘッド ２　　ラインメモリ ３　　第一のカウンタ ４　　第二のカウンタ ５　　コンパレータ ６　　駆動信号発生手段 ７　　記録制御手段 １０　　ヘッド駆動制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　サーマルヘッド内のライン状に配列さ
   れた発熱抵抗素子に対し、入力された階調データに応じ
   て前記発熱抵抗素子を一括して連続した通電駆動するヘ
   ッド駆動制御手段と、前記発熱抵抗素子の最大通電駆動
   終了後、前記発熱抵抗素子を最大通電駆動した場合の発
   熱温度上昇の時定数よりも短い時間の後、次ラインの駆
   動を開始するようにヘッド駆動制御手段を制御する記録
   制御手段とを備えたことを特徴とするサーマルヘッド駆
   動装置。
2. 【請求項２】　　ヘッド駆動制御手段は発熱抵抗素子を
   ライン状に複数個有するサーマルヘッドに駆動タイミン
   グ信号を発生する駆動信号発生手段と、前記発熱抵抗素
   子に対応した階調データを記憶するラインメモリと、こ
   のラインメモリにアドレスを与える第一のカウンタと、
   記録階調レベルを出力する第二のカウンタと、前記ライ
   ンメモリの出力と第二のカウンタの出力を比較するコン
   パレータとからなり、記録制御手段が前記第一のカウン
   タと前記第二のカウンタを制御することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のサーマルヘッド駆動装置。