JPH05193179A - 熱印刷ヘッド制御装置 - Google Patents

熱印刷ヘッド制御装置

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JPH05193179A
JPH05193179A JP4195013A JP19501392A JPH05193179A JP H05193179 A JPH05193179 A JP H05193179A JP 4195013 A JP4195013 A JP 4195013A JP 19501392 A JP19501392 A JP 19501392A JP H05193179 A JPH05193179 A JP H05193179A
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JP
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heating element
signal
temperature
coupled
sensing
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JP4195013A
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David A West
エイ．ウェスト デビッド
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Zebra Technologies Corp
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/35—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads providing current or voltage to the thermal head
    • B41J2/355—Control circuits for heating-element selection
    • B41J2/36—Print density control
    • B41J2/365—Print density control by compensation for variation in temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
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    • B41J2/355—Control circuits for heating-element selection

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱印刷ヘッドの制御回路の構成を簡単化す
る。 【構成】 熱印刷ヘッドの加熱素子が、ストローブ・パ
ルスの制御のもとに、それぞれ、駆動トランジスタを通
して駆動され、それぞれに温度制御回路が用意され、か
かる回路の各々は、加熱素子と、電流を感知するための
駆動トランジスタとの間に直列に接続されている感知抵
抗器を含む。各制御回路は、対応する回路トランジスタ
をオンにするために関連ストローブ信号により時間を計
る、フリップフロップを持つ。各制御回路の感知抵抗器
を通しての電圧降下は、増幅されて、予め設定された温
度に相当する参照レベルと比較され、それが、参照レベ
ルを越える場合には、対応する駆動トランジスタをオフ
にするために関連フリップフロップをリセットする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明は、熱印刷ヘッドを駆動するため
の装置と方法に関するものである。更に具体的には、印
刷ヘッドの加熱素子を熱制御するための装置および方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱印刷に通常使用される印刷ヘッド装置
は、印刷ヘッド基板上に備え付けられるデジタル回路の
制御のもとに選択的に有効になる抵抗加熱素子の配列に
より構成されている。選択された各々の素子からの熱
は、印刷された「点」を作り出し、選択された全ての素
子が、感熱媒体上に直接、あるいは、熱トランスファー
印刷の場合は感熱リボンを通して、印刷行パターンを作
り出す。プリンターの機構は、媒体を、印刷ヘッドに垂
直に動かすので、加熱素子の配列は、繰り返しデータを
受け取り、印刷される映像を作り出すための線を順序に
基づいて印刷するようにしむけられる。
【０００３】映像の情報は、二進法のデータの流れによ
って構成され、それは、直列に、データ・シフト・レジ
スタの中に載せられる。載せられたあとは、各データ・
ビットは、単一加熱素子を制御する。ストローブ信号
が、論理的値である１に設定されている相当する制御ビ
ットを持つ全ての加熱素子を有効にする。有効にされた
加熱素子によって受け取られたエネルギーは、ストロー
ブ信号の長さと、素子に加えられる電圧（それは、各素
子にとって同じ）によって制御される。しばしば、加熱
素子のいくつかは、他の加熱素子よりも多くのエネルギ
ーを持つことが必要な場合がある。したがって、特定の
加熱素子が、少し前に加熱された場合には、その熱をい
くらか保持しているので、はっきり印刷された「点」を
作り出すのに、より少ないエネルギーを必要とする。あ
るいは、少し前に加熱されていない加熱素子は、同じ質
の印刷「点」を得るのに、より多くのエネルギーを必要
とする。印刷速度が増すにつれて、印刷行の間の冷却時
間が短くなり、低温・高温加熱素子の間のエネルギー条
件の差が増大する。加熱素子の過熱は、印刷の質を低
め、また、加熱素子の破損をもたらす。
【０００４】従って、印刷プロセスは、理想的な印刷の
質を得るためには、加熱素子の温度の正確な制御を必要
とし、それ故、加熱素子の各々のエネルギーを個別に制
御するための何らかの方法が必要である。全ての有効な
加熱素子が同じ電圧と同じストローブ信号を遅れなく受
け取ることが必要であるので、現存の印刷ヘッドのデジ
タル構成は、このような制御は難しい。従って、高温の
加熱素子（少し前に印刷に使用されたもの）は、ただひ
とつの負荷とストローブ・サイクルのためにのみ使用さ
れ、低温の加熱素子が、現行の印刷行の全ての負荷とス
トローブ・サイクルに使用されるということが起こり得
る。過去の印刷行からのデータを格納するためには、デ
ジタル印刷歴メモリが使用される。この格納データは、
その後、加熱素子が使用されてからどの位の時間が経過
したか（印刷行で数える）、また、その後、最適な印刷
温度を達成するためにはいくつかのストローブ・サイク
ルのためにそれが使用されるべきかを決定するために、
この格納データが使用される。一般に、印刷歴メモリが
大きければ大きいほど、また、１行における負荷とスト
ローブ・サイクルが大きければ大きいほど、加熱制御が
より良く行われ、印刷の質がよくなる。これまで、７行
印刷歴メモリと１行印刷行につき４個のヘッド負荷サイ
クルまで使用されている。この複雑さ、印刷時間、回路
の経費などは、多大なものである。
【０００５】印刷歴メモリと多数のヘッド負荷の必要を
取り除くために、各加熱素子の加熱を制御するストロー
ブ信号の長さを効果的に変化させる熱制御回路を、各加
熱素子に設置するようなシステムが開発されている。か
かるシステムは、米国特許第４，３３０，７８６に公開
されており、そこでは、抵抗器とコンデンサの統合回路
をもうけ、加熱素子の温度変化を電気的に模倣する。コ
ンデンサの電圧は、予め設定された温度に相当する参照
値と比較され、参照値を越える場合は、駆動トランジス
タをオフにする回路を稼働させる。しかし、この温度制
御回路は、かなり複雑で、加熱素子の温度に間接的にし
か関連していない制御信号を提供するものある。
【０００６】
【発明の要旨】本発明の目的は、従来の印刷ヘッドの欠
点を改良し、更なる構造的および操作上の利点を加え
る、熱印刷ヘッドのための改良された制御回路を提供す
ることである。
【０００７】本発明の重要な特徴は、加熱素子の温度に
直接反応して、加熱素子が駆動されている時間の長さを
制御する、熱印刷ヘッドの加熱素子のための駆動回路を
もうけたことである。
【０００８】本発明の更なる特徴は、加熱素子の駆動を
制御するための温度に直接関係する信号を、加熱素子か
ら受け取る、閉ループ・フィードバック制御回路を含
む、上記の種類の駆動回路をもうけたことである。
【０００９】上記の特徴に関連する、本発明の別の特徴
は、加熱素子が予め設定された温度係数を持ち、加熱素
子を通って流れる電流の大きさが、加熱素子を制御する
ために、感知されるような、上記の種類の駆動回路をも
うけたことである。
【００１０】本発明の別な特徴は、熱印刷ヘッドの加熱
素子の各々を別々に制御するために、複数の上記の種類
の駆動回路によって構成される装置を提供することであ
る。
【００１１】本発明の更に別な特徴は、上記の種類の装
置によって可能になる閉ループ温度フィードバックのテ
クニックを組み込む、熱印刷ヘッドの制御方法を提供す
ることである。
【００１２】本発明の上記およびその他の特徴は、関連
ストローブ信号にしたがって熱印刷ヘッドの加熱素子の
作動を制御するための駆動回路をもうけることによって
達成される。この駆動回路は、電源の流通を制御するた
めに関連電源に結合され、加熱素子に結合されるように
調節された電子スイッチ装置、加熱素子の温度と直接関
係のある感知信号を起こすための、加熱素子に結合され
た感知装置、上記感知装置と上記スイッチ装置とに結合
され、上記スイッチ装置の制御のために上記感知信号と
ストローブ信号に反応する制御装置を含んでいる。
【００１３】本発明は、いくつかの新しい特徴および以
下に充分に説明され、添付図面に図示され、特許請求の
範囲の中で具体的に指摘されている部品の組み合わせに
よって構成されており、本発明の趣意からそれることな
く、また、その利点を無効にすることのない範囲で、そ
の詳細に変更を加えることは、可能である点を理解され
るものとする。
【００１４】
【実施例の説明】図１に、符号１０で示す熱印刷ヘッド
は、複数の加熱素子１５を含み、そのうちの３個が、図
示の目的のために、図中に示されている。加熱素子１５
の各々は、予め知られている温度係数を持ちその影響範
囲が単調でほぼ直線である加熱抵抗器であることが望ま
しい。図示した例においては、加熱抵抗器は、負の温度
係数を持つ。即ち、抵抗は、温度が上がるにつれて、減
少する。加熱素子１５の各々は、ヘッド電圧Ｖに結合さ
れている端子をひとつ持ち、もう一方の端子は、同一の
構成を持つ複数の加熱器駆動回路２０のうち相当するも
のに接続されている。加熱器駆動回路２０の各々は、ま
た、それぞれ、ストローブ信号源と参照電圧に、導体１
８と１９を通して接続されている。
【００１５】図２において、加熱器駆動回路２０の各々
は、駆動トランジスタ２１を持ち、その駆動トランジス
タ２１は、そのソースが接地されており、そのドレイン
が温度制御回路２５を通して加熱素子に結合されてい
る、絶縁ゲート・電界効果形トランジスタであってもよ
い。更に具体的には、温度制御回路２５は、加熱素子１
５とトランジスタ２１のドレイン端子との間で直列に接
続される、感知抵抗器２６を含む。感知抵抗器２６の両
端子は、それぞれ、増幅器２７の反転端子および非反転
端子に接続され、その出力は、比較器２８の非反転端子
に接続され、その反転端子は、導体１９を通して、参照
電圧源に接続される。比較器２８の出力は、フリップフ
ロップ２９のＲＥＳＥＴ（リセット）入力端子に接続さ
れ、そのＣＬＯＣＫ（時計）入力端子は、導体を介して
ストローブ信号源に接続されている。フリップフロップ
２９のＤ端子は、Ｖ＋供給電圧につながっている。フリ
ップフロップ２９のＱ出力は、駆動トランジスタ２１の
ゲート端子に接続されている。
【００１６】次に、図３を参照しつつ、熱印刷ヘッド１
０の動作について説明する。図３の波形Ａは、典型的な
ストローブ・パルス３０を示し、それは、通常、上向き
のエッジ３１を持つ長方形の形をしている。通常の従来
の熱印刷ヘッドでは、ストローブ信号が、トランジスタ
２１のゲート端子に直接与えられ、ストローブ・パルス
３０がハイの時は、トランジスタ２１が、ストローブ・
パルス３０の長さの時間のあいだ加熱素子１５に電流を
流すようにゲートをオンにする。全てのストローブ信号
３０は同じ長さなので、加熱素子１５の温度を制御する
のは難しい。本発明においては、ストローブ・パルス３
０は、フリップフロップ２９のＣＬＯＣＫ端子に与えら
れ、上向きエッジ３１が、そのＱ出力を図３の波形Ｑに
図示されるようにハイにし、それによって、トランジス
タ２１のゲートをオンにする。
【００１７】電流が加熱素子１５を流れる時、同時に、
予め知られている一定の抵抗を持つ感知抵抗器２６にも
流れる。従って、感知抵抗器２６の電圧降下は、抵抗器
および加熱素子を流れる電流に直接比例する。加熱素子
１５の中を流れる電流は、図３の波形Ｂに３２で示され
ているように、加熱される。加熱素子１５は、負の温度
係数を持つので、温度が上昇するにしたがい、その抵抗
は低下し、その中を流れる電流は増加する。従って、感
知抵抗器２６の電圧降下は、加熱素子２６の温度に直接
関係している。感知抵抗器２６の電圧降下の大きさは、
そこを流れる電流の大きさに直接関係しており、増幅器
２７によって増幅され、スケール決めされ、その出力
は、図３の波形Ｃによって示される、加熱素子１５の温
度に直接関係する感知信号３３を構成する。
【００１８】比較器２８の出力は、図３の波形Ｄに図示
されているように、通常、ロウである。増幅器２７の出
力で感知信号３３が、加熱素子１５の予め設定された温
度に相当する参照電圧レベルに到達すると、図３の波形
Ｄの３４に示されているように、比較器２８の出力がハ
イになり、フリップフロップ２９をリセットし、図３の
波形Ｅの３５に示されているように、そのＱ出力をロウ
にする。それにより、駆動トランジスタ２１がオフにさ
れ、加熱素子１５を流れる電流を遮断する。同様に、増
幅器の出力も波形Ｃの３７で示されているように、ゼロ
になり、比較器の出力と、波形Ｄの３８で示されている
ように、再び低いレベルに戻す。したがって、ストロー
ブ・パルス３０（これは、波形Ａの３６までは低くなら
ない）がまだハイであるにもかかわらず、加熱素子１５
はオフになり、それにより、加熱素子１５の過熱を効果
的に防ぐことができる。
【００１９】波形Ｃから理解されるべきことは、トラン
ジスタ２１がオンになった時、増幅器２７の出力は、ゼ
ロから徐々に増加するのではなく、段階的にジャンプす
る点である。これは、加熱素子１５は、以前のエネルギ
から充分に冷却されておらず、したがって、そこを通過
するはじめの電流は、それに相当する高いレベルとな
る。加熱素子１５がオンになった時に熱ければ熱いほ
ど、即ち、はじめの電流が高ければ高いほど、増幅器２
７の出力は、参照電圧レベルに到達し、駆動トランジス
タ２１をオフにする。その結果得られるのは、印刷素子
の各々が別々に制御される印刷ヘッドである。
【００２０】図３の波形Ｂからわかるように、駆動トラ
ンジスタ２１がオフになると、加熱素子１５は、予め設
定された速度で冷却し始める。しかし、駆動トランジス
タ２１は、次のストローブ・パルスまでは、オンにされ
ない。
【００２１】図示されている実施例においては、加熱素
子１５に、一定のヘッド電圧Ｖが加えられており、感知
抵抗器２６によって、可変電流が感知されるが、別の方
法として、一定の電流を加熱素子１５に加えることもで
き、その場合には、加熱素子１５の電圧降下は、温度に
よって変化し、直接感知され、増幅器２７の入力に与え
られることになる。
【００２２】本発明の重要な特徴のひとつは、感知抵抗
器２６のフィードバック電圧が、加熱素子１５の温度に
直接関係していることである。即ち、それは、加熱素子
の温度の変化に直接反応して変化する。これにより、加
熱素子１５の温度の効果的な閉ループ自己制御のため
の、簡単で、かつ、正確な温度フィードバック信号を提
供することができる。
【００２３】上記の説明で明らかな通り、本発明は、加
熱素子の過熱を防ぐことによって、印刷の質を向上し、
印刷ヘッドを過熱による破損から保護することのでき
る、熱印刷ヘッド駆動回路のための、改良された温度制
御回路を提供できる。印刷速度は、ヘッドの加熱状態に
よって限定されず、したがって、印刷温度を変えて印刷
することが可能になる。また、印刷ヘッドの印字の濃さ
の調節として、アナログ参照電圧を使用することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
本発明の理解を助けるために、本発明の理想的な実施例
を図示する。これらの図面を、本発明、その構成、操作
の詳細に照らし合わせて吟味することによって、本発明
の多くの利点が、容易に理解できるはずである。
【図１】本発明にしたがって構成された加熱素子駆動回
路を含む、熱印刷ヘッドの、部分的ブロック図、部分的
回路構成図である。
【図２】図１の加熱素子のひとつと、その関連駆動回路
の回路構成図である。
【図３】図２の回路の作動を示した、一連の波形図であ
る。
【符号の説明】
１０ 熱印刷ヘッド １５ 加熱素子 １８ ストローブ信号 １９ 参照電圧 ２０ 加熱器駆動回路 ２１ トランジスタ ２６ 感知抵抗器 ２７ 増幅器 ２８ 比較器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電源の流通を制御するために関連電源に
    結合され、加熱素子に結合されるように調節された電子
    スイッチ装置、加熱素子の温度と直接関係のある感知信
    号を起こすための、加熱素子に結合された感知装置、上
    記感知装置と上記スイッチ装置とに結合され、上記スイ
    ッチ装置の制御のために上記感知信号とストローブ信号
    に反応する制御装置を含む、加熱素子の作動を制御する
    駆動回路によって構成される、関連ストローブ信号に従
    って少なくとも１個の加熱素子を持つ、熱印刷ヘッド制
    御装置。
  2. 【請求項２】 上記電子スイッチ装置がトランジスタを
    含み、上記感知装置が、上記トランジスタと加熱素子と
    の間に直列に接続されている感知抵抗器によって構成さ
    れている、請求項１の駆動回路。
  3. 【請求項３】 上記制御装置が上記感知信号を増幅する
    装置を含んでいる、請求項１の駆動回路。
  4. 【請求項４】 上記制御装置が、感知信号を、予め設定
    された温度に相当する参照レベルと比較し、感知信号が
    上記参照レベルを越えた時には出力信号を発するための
    比較計器を含んでいる、請求項１の駆動回路。
  5. 【請求項５】 上記制御装置が、上記比較計器と関連ス
    トローブ信号とに結合され、上記スイッチ装置に結合さ
    れている出力を持ち、上記スイッチ装置を閉じるための
    上記ストローブ信号に反応する、トリガ装置を含んでい
    る、請求項４の駆動回路。
  6. 【請求項６】 上記トリガ装置が、加熱素子を通る通電
    を断続するための上記スイッチ装置を開くための上記出
    力信号に反応する、請求項５の駆動回路。
  7. 【請求項７】 印刷ヘッドが、予め設定されたパターン
    に配置された複数の加熱素子を持ち、更に、その操作を
    制御するためにそれぞれが加熱素子に結合されている複
    数の上記駆動回路によって構成される、請求項１の装
    置。
JP4195013A 1991-08-26 1992-07-22 熱印刷ヘッド制御装置 Pending JPH05193179A (ja)

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