JPH06127005A - サーマルヘッド - Google Patents

サーマルヘッド

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JPH06127005A
JPH06127005A JP27973592A JP27973592A JPH06127005A JP H06127005 A JPH06127005 A JP H06127005A JP 27973592 A JP27973592 A JP 27973592A JP 27973592 A JP27973592 A JP 27973592A JP H06127005 A JPH06127005 A JP H06127005A
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heating element
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Yuji Koike
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 電気抵抗の温度依存性の大きい材料で形成し
た発熱素子を使用し、電気抵抗の変化による電流値の変
化によって発熱素子の温度を検出し、その検出した温度
に基いて発熱素子に対する印加エネルギーを制御する。 【効果】 発熱素子の温度を常に一定の範囲内に保つこ
とが可能となる。従って、印字濃度の制御を高速に行う
ことが可能となり、また高い諧調度の印字を行うことが
可能となる。更に、特別な温度センサを必要としたいた
め、部品点数と組立て工数を削減することが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱転写型プリンタの印
字部に使用するサーマルヘッドに関し、特にその発熱素
子の温度制御手段に関する。
【0002】
【従来の技術】熱転写型プリンタの印字部に使用してい
る従来のサーマルヘッドは、印字動作を開始した直後は
印字濃度が薄く、連続して印字動作を行っていると、時
間の経過とともに印字濃度が濃くなるという傾向を有し
ている。これは、印字のためにサーマルヘッドの発熱素
子に対して供給したエネルギーが、発熱素子の近傍の基
材やサーマルヘッド自体に熱として蓄積されるためであ
る。この蓄熱による印字濃度の変化は、印字品位を低下
させるため、種々の手段によってこの蓄熱に対する対策
が行われている。
【0003】例えば、印字履歴情報に基いて発熱素子に
対する印加エネルギーを補正するという手段がある。こ
の手段は、文字の印字の場合のように、印字率が小さく
かつ印字率の変化も少ない場合には、比較的短時間の補
正動作によって印字品位を低下を抑制することが可能で
あるが、グラフィック印字の場合のように、サーマルヘ
ッドの発熱素子の並び方向および時間経過の方向に関し
ての印字率の変化が大きい場合には、非常に多くの印字
履歴情報を必要とするため、これを実施するためには、
大規模の集積回路を必要とする。
【0004】また、サーミスタ等の温度センサを発熱素
子の近傍に設け、その温度情報を基にして発熱素子に対
する印加エネルギーを補正するという手段もある。この
場合は、温度センサを発熱素子に接触させて配設するこ
とが不可能であるため、発熱素子の実際の温度と温度セ
ンサが検出した温度との間に時間的な遅れが生じる。ま
た、温度センサ自体も熱応答特性を有しているため、そ
れによる検出温度の時間的な遅れもある。従ってこれら
のため、印字に要求される時間単位で印加エネルギーを
補正するのは不可能である。
【0005】一方、近年のプリンタは、カラー印字が普
及してきているが、カラー印字の場合は、微妙な諧調の
印字が必要なため、印字濃度の変化の抑制に対する要求
が厳しくなってきている。このため、サーマルヘッドの
蓄熱に対する補正とともに、分解能を向上させることも
必要となってきている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のサーマルヘッドは、印字動作を開始した直後は印字濃
度が薄く、連続して印字動作を行っていると、時間の経
過とともに印字濃度が濃くなるという欠点を有してい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のサーマルヘッド
は、電気抵抗の温度依存性の大きい材料で形成した発熱
素子と、前記発熱素子の電気抵抗の変化による電流値の
変化によって前記発熱素子の温度を検出する温度検出回
路と、前記温度検出回路が検出した温度に基いて前記発
熱素子に対する印加エネルギーを制御するマイクロコン
ピュータとを備えたものであり、更に、発熱素子の温度
があらかじめ設定してある上限温度に達したとき、前記
発熱素子に対するエネルギーの供給を停止するマイクロ
コンピュータを備えたものである。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0009】図1は本発明の動作原理を説明するための
回路図、図2は図1の回路の発熱素子の抵抗値の温度依
存性を示す特性図、図5は図1の回路におけるストロー
ブ信号と発熱素子の温度との関係を示す特性図である。
【0010】まず始めに、図1および図2および図5を
参照して、本発明の動作原理について説明する。
【0011】図1において、ストローブ信号発生器(F
F)1は、発熱素子4(抵抗値R)に対する電圧の印加
時間を決定するストローブ信号10を、印字サイクル毎
に発生する。このストローブ信号10がハイレベル
(“H”レべル)の間、ドライブ回路2が駆動され、発
熱素子4に一定の電圧V(例えば24ボルト)が印加さ
れて電流I(I=24/R……(1))が流れる。従っ
て電流Iから抵抗Rが決定される。発熱素子4は、図2
の曲線21に示すように、負の温度係数を有している。
(例えば、25原子%のアルミニウムを含むクロム合金
の薄膜でこれが得られる。)この発熱素子4の抵抗値
は、印字開始時の室温では1.6KΩであるが、印字動
作を始めるとともに温度が上昇するため、抵抗値は図2
の曲線21に従って減少する。
【0012】発熱素子4には、電流検出用抵抗器3(抵
抗値r)が直列に接続されており、それらの抵抗値の関
係は、
【0013】
【0014】となっている。
【0015】一方、電流検出器5の出力電圧vは、 v=r×I=r×24÷R であり、従って、電流検出器5に接続してある抵抗器8
(抵抗値r)に流れる電流は、(1)の値と同じ値とな
り、発熱素子4の抵抗値Rに反比例した値となる。
【0016】発熱素子4の上限温度T0を350℃に設
定すると、そのときの抵抗値R0は、図2の曲線21か
ら、1.05KΩである。従って、上限電流値設定器6
は、そのときの電流値I0を、 I0=24÷1.05=22.86mA と計算し、この値を比較器7に入力している。
【0017】電流検出器5で検出された電流値Iがこの
電流値I0よりも大きくなったとき、すなわち、発熱素
子4の温度が上限温度T0を超えると、比較器7の出力
信号は、ローレベル(“L”レべル)からハイレベル
(“H”レべル)に変り、ストローブ信号発生器(F
F)1をリセットしてストローブ信号10を“L”レべ
ルとする。このため、ドライブ回路2の動作が停止し、
発熱素子4に電流が流れなくなる。
【0018】このときのストローブ信号と発熱素子の温
度との関係は、図5に示すようになる。すなわち、時刻
t0からt1の間(期間S1)は、ストローブ信号10
は“H”レべルであり、発熱素子4に電流が流れて温度
が上昇し、それに伴って抵抗値が減少して電流値が増大
する。発熱素子4の温度が上限温度T0(抵抗値R0)
になると、ストローブ信号発生器(FF)1がリセット
されるためにストローブ信号10が“L”レべルとな
り、発熱素子4に対する電流が絶たれる。このため、発
熱素子4の温度曲線22は下降し始める。
【0019】しかしながら、発熱素子4は、ガラス基板
の上に設けられているため、ガラス基板に熱が蓄積さ
れ、次の印字信号が印加されるときは、発熱素子4の温
度は室温までは低下していない。このような熱の蓄積に
よる発熱素子4の温度の低下状態の累積が、印字品位の
低下の原因となるが、本発明においては、ストローブ信
号10が次に“H”レべルとなったとき(期間S2)、
発熱素子4の温度が上限温度T0(抵抗値R0)になる
と、比較器7が動作してストローブ信号発生器(FF)
1をリセットするため、ストローブ信号10は時刻t3
において“L”レべルとなる。このように、ストローブ
信号10が“H”レべルとなる時間の幅が発熱素子4の
温度によって変化するため、発熱素子4の温度を常に一
定の範囲内に保つことが可能となる。
【0020】図3は本発明の一実施例を示す回路図、図
4は図3の実施例の動作を示すタイミングチャートであ
る。
【0021】図3の実施例のサーマルヘッドは、32個
の発熱素子46−1〜46−32を有している。シリア
ル入力信号(Sin)52は、クロック信号(Clock)53と
共に、図4に示すタイミングでサーマルヘッドに入力
し、シフトレジスタ41によってシリアル−パラレル変
換され、ラッチ信号(Latch)51によってラッチ回路4
2に格納される。これと同時に、ストローブ信号発生器
(FF)47−1〜47−32がセットされるため、ア
ンドゲート43−1〜43−32の一方の入力端子が
“H”レべルとなる。従って、アンドゲート43−1〜
43−32のうちのラッチ回路42のデータが“H”レ
べルのアンドゲートの出力信号のみが“H”レべルとな
り、ドライブ回路44−1〜44−32のうちのそれら
に対応するものが動作状態となる。これによって発熱素
子46−1〜46−32にうちの対応する発熱素子に電
流が流れて発熱する。例えば、ラッチ回路42の奇数番
目のデータのみが“H”レべルのときは、奇数番目の発
熱素子に電流が流れて発熱する。
【0022】この電流値は、電流検出用抵抗器45−1
〜45−32にかかる電圧によってマイクロコンピュー
タ61に内蔵しているアナログデジタルコンバータ(A
/Dコンバータ)62によって検出される。一方、上限
電流値設定器(設定レジスタ)63には、あらかじめ上
限電流値が設定されており、この設定レジスタ63の電
流値とA/Dコンバータ62の出力信号は、比較器64
で比較され、A/Dコンバータ62の出力信号が示す発
熱素子46−1〜46−32の電流値が設定レジスタ6
3の電流値を超える場合は、ストローブ信号発生器(F
F)47−1〜47−32のうちの対応するストローブ
信号発生器(FF)がリセットされる。これによってア
ンドゲート43−1〜43−32のうちの対応するアン
ドゲートが閉じ、それに接続している発熱素子に流れる
電流が遮断される。
【0023】A/Dコンバータ62および設定レジスタ
63は、図4に示したパルス信号TS1〜TS32のタ
イミングにより、時分割的に動作する。
【0024】上述の実施例において、発熱素子を形成す
る材料の電気抵抗の温度依存性は正負を問わないが、大
きな負の温度依存性を有するものは、発熱素子の面内に
おける熱の集中が顕著になるため、微妙な諧調度を要求
されているプリンタに対して使用するのに適している。
【0025】またマイクロコンピュータは、温度検出回
路で検出した上記の発熱素子の温度を基に、発熱素子に
対する印加エネルギーを制御するが、発熱素子の温度が
別途に設定してある上限温度に到達したとき、発熱素子
に対するエネルギーの供給を抑制し、さらに別途に設定
してある下限温度以下になったとき、発熱素子に対する
エネルギーの供給を増大させることにより、発熱素子の
温度を一定を範囲内に保持する機能を持ってもよいし、
発熱素子の温度が別途に設定してある上限温度に到達し
たとき、発熱素子に対するエネルギーの供給を中止する
ことにより、発熱素子の温度が所定の温度以上になるの
を防止する機能であってもよい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーマル
ヘッドは、電気抵抗の温度依存性の大きい材料で形成し
た発熱素子を使用し、電気抵抗の変化による電流値の変
化によって発熱素子の温度を検出し、その検出した温度
に基いて発熱素子に対する印加エネルギーを制御するこ
とにより、発熱素子の温度を常に一定の範囲内に保つこ
とが可能となるという効果がある。従って、印字濃度の
制御を高速に行うことが可能となり、また高い諧調度の
印字を行うことが可能となるという効果がある。更に、
特別な温度センサを必要としたいため、部品点数と組立
て工数を削減することが可能となるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動作原理を説明するための回路図であ
る。
【図2】図1の回路の発熱素子の抵抗値の温度依存性を
示す特性図である。
【図3】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図4】図3の実施例の動作を示すタイミングチャート
である。
【図5】図1の回路におけるストローブ信号と発熱素子
の温度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】 1・47−1〜47−32 ストローブ信号発生器
(FF) 2・44−1〜44−32 ドライブ回路 3・45−1〜45−32 電流検出用抵抗器 4・46−1〜46−32 発熱素子 5 電流検出器 6 上限電流値設定器 7・64 比較器 8 抵抗器 10 ストローブ信号 21 曲線 22 温度曲線 41 シフトレジスタ 42 ラッチ回路 43−1〜43−32 アンドゲート 51 ラッチ信号 52 シリアル入力信号 53 クロック信号 61 マイクロコンピュータ 62 アナログデジタルコンバータ(A/Dコンバー
タ) 63 設定レジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気抵抗の温度依存性の大きい材料で形
    成した発熱素子と、前記発熱素子の電気抵抗の変化によ
    る電流値の変化によって前記発熱素子の温度を検出する
    温度検出回路と、前記温度検出回路が検出した温度に基
    いて前記発熱素子に対する印加エネルギーを制御するマ
    イクロコンピュータとを備えることを特徴とするサーマ
    ルヘッド。
  2. 【請求項2】 発熱素子の温度があらかじめ設定してあ
    る上限温度に達したとき、前記発熱素子に対するエネル
    ギーの供給を停止するマイクロコンピュータを備えるこ
    とを特徴とする請求項1記載のサーマルヘッド。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0655340A2 (en) * 1993-11-30 1995-05-31 Nec Corporation Thermal head apparatus
JP2003019822A (ja) * 2001-07-10 2003-01-21 Pentax Corp サーマルヘッド発熱制御装置
JP2007030494A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Cyber Imaging Corp サーマルヘッド水冷方式

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