JPH07119118B2 - サーマルプリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、サーマルヘッドを使
用したサーマルプリンタに関し、特にその印字制御に関
する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルヘッドを用いる感熱記録方式や
熱転写記録方式は、周知のようにサーマルヘッド上に配
置された複数の発熱素子を選択的に発熱させ、その熱で
感熱紙を発色させたり、熱転写リボンのインクを紙に転
写させて印字を行なっている。そして、印字濃度を均一
に保つためには、発熱素子の印字時における発熱温度が
一定の温度範囲に保たれることが望ましい。

【０００３】このため、従来のサーマルプリンタでは、
サーマルヘッドの周囲の温度をサーミスタ等の感熱素子
で検出したり、過去数ドットの駆動履歴に応じて発熱素
子に加える通電パルスの電圧やパルス幅を変化させて印
字濃度を均一に保つ様な工夫がなされてきた（例えば、
特開平２−１２１８５３号公報，特開昭６０−４２０７
２号公報参照）。

【０００４】このようなサーマルヘッドを使用したサー
マルプリンタでは、印字の高速化及び高ドット密度化に
伴なって印字周期が各発熱素子の放熱時定数よりも短か
くなるため、各発熱素子の駆動履歴に応じて各発熱素子
への通電パルス幅を増減し、各発熱素子のピーク温度が
一定値となるように、いわゆる熱履歴制御を行なうもの
が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーマ
ルプリンタに対する高速化の要求はとどまるところを知
らず、その結果、種々の制御が重なった最悪のケースの
場合には、所望の印字速度を達成するための印字周期内
でプリンタの全ての制御を処理することが困難になり、
高速化には限界があった。

【０００６】この場合、複数のＣＰＵで処理を分散する
ことなどによって処理時間を短かくすることは可能であ
るが、コスト高になったり、分散処理したことによって
それぞれのＣＰＵ間通信が新たに必要になる等のデメリ
ットも多い。

【０００７】また、上述のような高速プリンタにおいて
は、サーミスタ等の感熱素子によってサーマルヘッドの
表面温度あるいは周囲温度を検出して通電パルス幅を補
正する方法も、温度を検出する時間の遅れのためその効
果をほとんど発揮できないというのが実状である。例え
ば、サーミスタの取付場所により熱伝達に時間を要する
ため、必ずしも正確な温度検出を基にしたフィードバッ
クができなかった。

【０００８】この発明は、このような従来のサーマルプ
リンタにおける問題を解決し、複数のＣＰＵで処理を分
散したりすることなく高速化に対応し、印字濃度の均一
な高速印字を可能にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、複数の発熱素子を有し、前記発熱素子が
感熱紙に直接又は紙に熱転写リボンを介して押圧されて
印字を行なうサーマルプリンタにおいて、印字を行なう
印字ポイントから次の印字を行なう印字ポイントまでの
印字周期を計測することにより、一定周期で印字すべき
印字ポイントからの遅延時間を監視する手段と、上記各
発熱素子毎の過去の印字パターンを表わす駆動履歴を記
憶する手段と、上記発熱素子により一定周期及び所定の
通電パルス幅で印字を行なう過程でその一定周期で印字
できない場合に、上記遅延時間と駆動履歴に応じて上記
印字ポイントとその時の各発熱素子毎の通電パルス幅と
を補正する制御手段とを設けたものである。

【００１０】

【作用】このように構成したサーマルプリンタによれ
ば、高速化によって所望の印字速度を達成するための一
定の印字周期内でその時に必要な全ての処理が完了しな
い場合、その時だけ一定周期で印字すべき印字ポイント
を延ばし、紙送りの相切換タイミングを延ばすことによ
って対応する。

【００１１】この場合、一定周期で印字すべき印字ポイ
ントで印字しないわけであるから各発熱素子の放熱量も
多くなるので、一定周期で印字していた時と同じ印字制
御を行なっていてはその部分の印字濃度が低下し、全体
の印字品質を見た時に所どころに印字濃度の薄い所が生
じてしまう。

【００１２】そのため、一定周期で印字すべき印字ポイ
ントからの遅延時間に応じて、各発熱素子への通電パル
ス幅を補正することによって印字濃度の低下を防ぐ。し
たがってこの発明によれば、サーマルヘッドを用いたサ
ーマルプリンタにおいて、複数のＣＰＵで処理を分散し
たりせずに高速化に対応でき、印字濃度の均一な高速印
字が可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１は、この発明を適用したサーマル
プリンタのサーマルヘッド及び紙送りモータの駆動制御
系を中心として示したブロック図である。

【００１４】図１において、中央処理装置であるＣＰＵ
１、リードオンリメモリであるＲＯＭ２、ランダムアク
セスメモリであるＲＡＭ３及び図示しない入出力ポート
等によってマイクロコンピュータを構成している。

【００１５】４はクロック発生回路、５は時間計測用タ
イマ、６は紙送り（ラインフィード；図中には「ＬＦ」
と記す）起動カウンタであり、７はラインフィードモー
タ・ドライバ回路、８はラインフィードモータである。
９はサーマルヘッド制御回路、１０は履歴制御付サーマ
ルヘッドであり、シフトレジスタ１１，ラッチ回路１
２，論理演算回路１３，ドライバ回路１４，多数の発熱
(抵抗)素子を列設した発熱素子群１５，及び温度センサ
１６を備えている。

【００１６】２０はサーマルヘッド駆動電源、２１はト
ランジスタと抵抗からなるスイッチング回路である。こ
のサーマルプリンタにおいて、上位装置（ホスト）から
送られて来る印字データは、入出力ポート（図示せず）
を介して取り込まれ、ＲＡＭ３にビットイメージとして
格納される。そして、サーマルヘッド制御回路９を通し
て、１ラインずつサーマルヘッド１０のシフトレジスタ
１１にデータとして送られる。

【００１７】この実施例では、前２ライン分の熱履歴制
御が可能な、履歴制御付サーマルヘッドを使用した場合
について説明しており、発熱素子群１５の各発熱素子の
駆動履歴は、サーマルヘッド１０内の３段ラッチ回路１
２に記憶される。このサーマルプリンタ全体を統括制御
するＣＰＵ１には、所望の印字速度を達成するために必
要なラインフィードモータ８の駆動周期となるラインフ
ィード起動カウンタ６からの一定周期の割込信号が入
る。なお、ラインフィードモータ８にはステッピングモ
ータを使用する。

【００１８】ラインフィード起動カウンタ６は、ライン
フィードモータ８の駆動周期に相当する初期値が予め設
定されており、クロック発生回路４からのクロック信号
により順次カウントダウンされ、ラインフィードモータ
８の駆動周期毎に割込信号をＣＰＵ１に送った後、再び
設定されている初期値からカウントダウンされる。

【００１９】ＣＰＵ１は、この割込信号に同期したライ
ンフィードモータ８を駆動するための後述する相切換信
号φＡ，φＢを生成して、ラインフィードモータ・ドラ
イバ回路７に送る。ＣＰＵ１はまた、この時、時間計測
用タイマ５へリセット信号を送信する。

【００２０】タイマ５は、ＣＰＵ１からのリセット信号
が入ると内部のカウンタが初期値「０」にセットされ、
その後のクロック発生回路４からのクロック信号によっ
て順次カウントアップされる。ＣＰＵ１はこのタイマ５
の計測値を逐次読める構成となっている。したがって、
このタイマ５は一定の周期で印字動作している場合に
は、ラインフィードモータ８の駆動周期となる時間を計
測する毎に、ＣＰＵ１によりその計測値（カウンタのカ
ウント値）がリセットされる。

【００２１】この実施例では、サーマルヘッド１０に温
度センサ１６が具備されており、一定の印字周期内で全
体の制御処理が可能な場合には、この温度センサ１６か
らのヘッド温度の情報により、ＲＯＭ２に記憶されてい
る図２に示すような＜テーブル１＞のＳＴＢ１〜ＳＴＢ
４がサーマルヘッド制御回路９に送信され、履歴制御付
サーマルヘッド１０内でその駆動履歴に応じたＳＴＢ１
〜ＳＴＢ４のうちの１つが選択され、発熱素子群１５の
各発熱素子毎に所定の通電パルス幅で、サーマルヘッド
駆動電源２０から電源が供給されて、印字エネルギーが
与えられる。

【００２２】ＲＯＭ２内に格納されている＜テーブル１
＞のストローブ（ＳＴＲＯＢＥ）時間ＳＴＢ１〜ＳＴＢ
４は、図５に示すような駆動履歴を想定して実験により
設定されており、これらのＳＴＢ１〜ＳＴＢ４信号がサ
ーマルヘッド制御回路９を通して履歴制御付サーマルヘ
ッド１０の論理演算回路１３に送られ、サーマルヘッド
１０内の前２ライン分の駆動履歴が記憶されているラッ
チ回路１２からの出力と掛け合わされて、１ラインの各
ドットについてＳＴＢ１〜ＳＴＢ４までの最適なストロ
ーブ時間が各々選択されて、発熱素子群１５の各発熱素
子に所定のパルス幅で通電される。

【００２３】図１には、サーマルプリンタにおけるサー
マルヘッドとラインフィードモータの駆動制御系しか図
示されていないが、実際にはこの他に、インクリボンモ
ータ，サーマルヘッド・アップソレノイド，カッターモ
ータ等の各駆動制御系がある。また、ペーパエンドセン
サ、リボンエンドセンサ、カバーオープン検知、サーマ
ルヘッド断線検知等のプリンタの状態検知機能に関する
制御がある。

【００２４】これらのサーマルプリンタ全体の制御は一
定の印字周期内に収まるように設計されるわけである
が、高速化が進めば進むほどその印字周期内に上述のよ
うな必要な制御処理を常に完了させることが困難とな
る。

【００２５】例えば、各ページ毎にサーマルヘッドの断
線チェックを行ない、バーコード印字部に断線があるこ
とがわかった様な場合、そのバーコードは不良バーコー
ドとなるためバーコード印字部の印字データを左または
右にシフトして、断線した不良発熱素子ではバーコード
のバー部を印字しないで、丁度スペース部になるように
ずらして印字させることがある。

【００２６】このような場合、バーコード印字部の印字
データをシフトして新しい印字データを作るのに時間が
かかるため、上述の一定の印字周期内にはその処理が完
了しないことがある。

【００２７】この実施例ではこういう場合に、ＣＰＵ１
はその一定印字周期内で処理が完了しないことを、タイ
マ５の計測時間を読むことによって判断し、ラインフィ
ードモータ８の相切換信号φＡ，φＢを正規の一定周期
のタイミングではラインフィードモータに送出せず、し
たがって時間計測用タイマ５へもリセット信号が送出さ
れない。そして、必要な処理が完了した時点でタイマ５
を読みにいくと、正規の印字周期に対してどの位遅延し
たかがわかる。

【００２８】そこで、ラインフィードモータ８の相切換
信号φＡ，φＢを、図７の一定周期で印字ができない場
合のタイミングチャートに示すように、一定周期で印字
を行なっている図６のタイミングチャートに示す一定周
期ＴのタイミングよりΔＴだけ遅れたタイミング（周期
Ｔ′）でラインフィードモータ８に送出すると共に、時
間計測用タイマ５とラインフィード起動カウンタ６に対
してリセット信号を送出する。

【００２９】すると、タイマ５は内部のカウンタが初期
値にセットされ、再びクロック発生回路４からのクロッ
ク信号によって順次カウントアップされるし、ラインフ
ィード起動カウンタ６は初期値（ラインフィード駆動周
期の値）からΔＴ時間だけカウントダウンしたところで
リセット信号により再び初期値にセットされ、クロック
発生回路４からのクロック信号によって順次カウントダ
ウンされ、そのカウント値が「０」になったところ（Ｔ
時間経過したところ）で、ＣＰＵ１に次の割込信号を送
出することになる。

【００３０】この時、一定周期で印字することを前提に
した図２の＜テーブル１＞により選択されたストローブ
時間で印字した場合、正規の印字周期Ｔよりも延びてい
るため、発熱素子群１５の各発熱素子の放熱が予め想定
した量よりも多くなるので、このままでは所望の印字が
得られないことになる。

【００３１】そこで、この実施例では、正規の印字周期
Ｔからの遅延時間ΔＴを計測し、その遅延時間に応じて
ストローブ時間を補正するための補正量を求めるが、そ
の補正量は予め演算されて図３に示すような＜テーブル
２＞の形でＲＯＭ２に記憶されている。図２に示した＜
テーブル１＞のＳＴＢ１〜ＳＴＢ４に図３に示す＜テー
ブル２＞の補正量が加算されたストローブ信号が、サー
マルヘッド制御回路９に送信され、正規の印字周期から
延びた印字ポイントで印字されるための発熱素子の放熱
による印字濃度の低下が改善され、印字濃度が均一な印
字品質を得ることができる。

【００３２】つまり、ラインフィード起動カウンタ６か
らの割込信号により、ＣＰＵ１は一定周期Ｔ内に必要な
全ての処理が完了している場合は、図６のタイミングチ
ャートに示すように動作する。しかし、図７に示すよう
に印字途中でバーコード部に断線エラーを検出し、バー
コード部のビットイメージを再構築しなければならない
ような場合には、一定周期Ｔ内ではその処理が完了せ
ず、一定周期Ｔの印字ポイントでは印字できないことに
なる。

【００３３】この時、ＣＰＵ１はラインフィードモータ
８の相切換タイミングを処理が完了するΔＴ時間分だけ
ずらし、ラインフィードモータの相切換後にサーマルヘ
ッド１０による印字を行なう。そして、この場合、一定
周期Ｔで印字した時と比較すると遅延時間ΔＴによって
発熱素子の温度はｔ1 だけ低下しているため、最適なス
トローブを付与するには、遅延時間ΔＴに応じた補正量
α2を加算してＴ2＋α2 なるストローブ時間にすること
で、所望の印字エネルギーが得られるわけである。

【００３４】補正量αに関しては、この実施例では駆動
履歴により、各々ＳＴＢ１（Ｔ1），ＳＴＢ２（Ｔ2），
ＳＴＢ３（Ｔ3），ＳＴＢ４（Ｔ4）について適用される
から、それぞれα1，α2，α3，α4が対応していて、図
３に示す＜テーブル２＞がＲＯＭ２内に記憶されてい
る。

【００３５】ここで、α1 が全て「０」の補正量という
のは、対応するＳＴＢ１（Ｔ1）というストローブ時間
は、この実施例では前々ライン、前ライン共に非印字状
態であるため、前ラインで、一定周期で印字すべき印字
ポイントで印字できなくなって、印字ポイントが遅延し
たとしても、結果的に発熱素子温度には変化がなく、Ｓ
ＴＢ１（Ｔ1）のストローブ時間でよいためである。

【００３６】なお、この実施例では時間計測用タイマ５
を用いたが、予め各処理ル−チンに要する時間を計測し
ておき、その時に必要な処理にどの位の時間がかかっ
て、一定の印字期間内に収まるのか収まらないのかを判
断し、どの位遅延するかを判断できるようにプログラム
を組むことも可能である。

【００３７】次に、前述した一定周期からの遅延時間Δ
Ｔに応じて、所定の通電パルス幅Ｔ2 に対する補正量α
2 を加算して発熱素子が通電パルス幅Ｔ2＋α2で駆動さ
れた後、続けてその発熱素子が駆動された場合について
説明する。この場合、図７に実線で示す発熱素子温度の
変化を見ると判るように、一定周期で印字されている場
合（図中破線で表わされている発熱素子温度の変化）の
発熱素子の温度と比較すると、今度は逆にＴ2 だけ発熱
素子の温度が上昇している時点で次の印字ポイントが来
るため、所定の通電パルス幅Ｔ3 のままでは印字エネル
ギーが多過ぎることになる。

【００３８】そこで、発熱素子の所望の温度を得るため
に、β3 なる補正量を求め、今度は所定の通電パルス幅
Ｔ3 にβ3（マイナスの値）を加算してＴ3＋β3 なる通
電パルス幅で駆動すれば、均一な印字濃度が得られるこ
とがわかる。補正量を演算するためには、発熱素子の熱
特性から式をたてて計算させればよいわけであるが、実
際的には実験により各々のケ−スについてデ−タ取りを
行ない、この実施例のようにＲＯＭ２内に、テーブルと
して持つことが容易で確実な手段である。

【００３９】したがって、この補正量βに関しても、図
４に示すように〈テーブル３〉としてＲＯＭ２内に記憶
させている。補正量βに関しては、この実施例では駆動
履歴として前ラインが印字状態の後に印字されるＳＴＢ
３（Ｔ3），ＳＴＢ４（Ｔ4）に対応するわけであるか
ら、各々β3，β4 として〈テーブル３〉内に記憶され
ている。

【００４０】さらに、次の印字ポイントでも続けて駆動
された時には、同様の考え方で、この実施例では発熱素
子温度の低下分ｔ3 を補正するために、Ｔ4 ＋γ4 なる
通電パルス幅で駆動すればよいことになる。この場合も
同様に、補正量γ4 として〈テーブル４〉（図示せず）
をＲＯＭ２内に記憶させている。

【００４１】図７の例を基にして考えれば、補正量α，
β，γとしては、〈テーブル２〉，〈テーブル３〉，
〈テーブル４〉を持っていればよいわけであるが、ＣＰ
Ｕ制御処理が一定周期内に収まらないケ−スがどの時点
で発生するか、またそのケ−スが連続して起り得ること
もあるわけであるから特定できないわけであり、さらに
その時点で発熱素子がどういう駆動履歴であったかによ
っても、発熱素子温度の変化量が違うので、これら全て
を想定したテ−ブルを作成するのは困難である。したが
って、実際はある程度ケースを限定した上で、この発明
の思想を適用したテ−ブルを持つことが妥当と考えられ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
るサーマルプリンタは、高速化によって所望の印字速度
を達成するための一定の印字周期内でその時に必要な全
ての処理が完了しない場合、その時だけ一定周期で印字
すべき印字ポイントを延ばし、紙送りの相切換タイミン
グを延ばすことによって対応し、印字周期の遅延時間を
監視する手段を設け、その遅延時間に応じて各発熱素子
への通電パルス幅を補正することによって印字濃度の低
下を防ぐようにしたので、ＣＰＵを増やしてコスト高に
なるようなことをせずに高速化に対応でき、印字濃度の
均一な高速印字が可能になる。

【００４３】この種のサーマルプリンタは、タグ紙をカ
ットするカッタ−ユニット、カットされたタグ紙をスタ
ックするスタッカーユニット、バーコードを検証する検
証ユニット等、いろいろのユニットが付加されるもので
あり、こうした場合、一定の印字周期内で種々の割り込
み処理が重なるような最悪ケ−スを想定して、全ての処
理を一定の印字周期内に収めるように設計することは非
常にコスト高になり得策ではない。

【００４４】しかし、一定の印字周期を守らないという
ことは、従来の印字制御では印字品質の低下を招くこと
は必須であったが、この発明はこの場合の印字品質を改
善することができる。したがって、大幅なコストアップ
をすることなく、高速化に対応できるとともに、よい印
字品質を保てるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるサーマルプリンタの
サーマルヘッド及び紙送りモータの駆動制御系を中心と
して示したブロック図である。

【図２】図１のＲＯＭ２に記憶されるストローブ時間の
テーブルの例を示す図である。

【図３】同じくストローブ時間の補正量のテーブルの例
を示す図である。

【図４】同じくストローブ時間の他の補正量のテーブル
の例を示す図である。

【図５】図１における履歴制御付サーマルヘッド１０の
発熱素子群１５の駆動履歴の例を示す説明図である。

【図６】図１の実施例による一定周期及び所定の通電パ
ルス幅で印字を行なっている場合の動作を説明するため
のタイミングチヤート図である。

【図７】図１の実施例による一定周期で印字ができない
場合の動作を説明するためのタイミングチヤート図であ
る。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ ＲＯＭ ３ ＲＡＭ
４ クロック発生回路 ５ 時間計測用タイマ ６ ラインフィード
起動カウンタ ７ ラインフィードモータ・ドライバ回路 ８ ラインフィード（紙送り）モータ ９ サーマルヘッド制御回路 １０ 履歴制御付サ
ーマルヘッド １１ シフトレジスタ １２ ラッチ回路 １３ 論理演算回路 １４ ドライバ回路 １５ 発熱素子群 １６ 温度センサ ２０ サーマルヘッド駆動電源 ２１ スイッチング
回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−62250（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−128060（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−35660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−279964（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発熱素子を有し、前記発熱素子が
   感熱紙に直接又は紙に熱転写リボンを介して押圧されて
   印字を行なうサーマルプリンタにおいて、印字を行なう
   印字ポイントから次の印字を行なう印字ポイントまでの
   印字周期を計測することにより、一定周期で印字すべき
   印字ポイントからの遅延時間を監視する手段と、前記各
   発熱素子毎の過去の印字パターンを表わす駆動履歴を記
   憶する手段と、前記発熱素子により一定周期及び所定の
   通電パルス幅で印字を行なう過程で該一定周期で印字で
   きない場合に、前記遅延時間と前記駆動履歴に応じて前
   記印字ポイントとその時の前記各発熱素子毎の通電パル
   ス幅とを補正する制御手段とを有することを特徴とした
   サーマルプリンタ。