JPH07290745A - サーマルヘッドおよびその熱制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱制御の精度が高いサーマルヘッドとその熱制
御方法を提供する。 【構成】電気絶縁性基材の表面に電気抵抗の温度依存性
の大きな多数の発熱素子が１列に並置され、個々の発熱
素子の一端は各々独立して駆動用集積回路の出力端子に
接続され、これら発熱素子の他端は複数の発熱素子を１
群とした共通端子に接続され、この共通端子には各群毎
に１個の固定抵抗体の一端が接続され、その固定抵抗体
の他端から発熱素子に電圧が印加される。このサーマル
ヘッドにおいて、各発熱素子に流れる電流を前記固定抵
抗体の両端電圧から読み取ることにより各発熱素子の温
度を計測し、この温度に基づいて発熱素子に印加するエ
ネルギーを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーマルヘッドとその
熱制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリント方式は、その印字機構
が簡単であるとともに、記録素子である発熱素子を多数
有するサーマルヘッドが容易に製造できることから広い
範囲で用いられている。サーマルヘッドにおいては、多
数の発熱素子が基板上に１列に配置され、これらの発熱
素子は、発熱駆動用集積回路に接続される。入力される
印字データに応じて、発熱駆動用集積回路に含まれる出
力トランジスタが導通状態になり、印字データに応じて
各発熱素子に電流を供給して、発熱を起こさせる。一般
には数百から数千の発熱素子を有するサーマルヘッドで
も、発熱駆動用集積回路を用いることにより部品点数や
部品間の配線が極めて少なくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のサ
ーマルヘッド装置では、印字の開始直後は記録の濃度が
低く、印字が進むにつれて濃くなるという、印字品質上
の問題があった。これは、印字のために印加される電気
エネルギーが熱となり、発熱素子の近傍や基材に蓄積さ
れるためである。この蓄熱の影響を低減するために、種
々の熱制御方法、すなわちサーマルヘッドの温度に応じ
て印加エネルギーを制御する方法が提案されている。

【０００４】例えば、１つの制御方法では、発熱素子近
傍に設けたサーミスタ等の温度センサの情報を基に、印
加エネルギーを制御して印字濃度の均一化を図る。しか
し、この方法では、発熱素子から温度センサまでの熱的
な経路や、温度センサ自体の熱応答時間が長いことか
ら、充分な熱制御はできていない。また、１つの方法で
は、発熱素子毎の印字履歴を参照して印加エネルギーを
制御する。この場合には各発熱素子自体に印加された印
字情報を基にすることから、温度センサを用いる上述の
方法に比べると、はるかに精度の高い印加エネルギーの
制御が可能となる。このため、比較的短い印字履歴情報
で制御できる場合、例えばキャラクタ印字など印字率の
低い場合には、満足できる印字が得られていた。しか
し、サーマルプリント方式がグラフィック印字にまで応
用される現在、この方法で良好な印字品質を得るには長
時間の履歴を参照しなければならないという問題があ
る。また、発熱素子の並置方向の印字情報も参照する必
要が生じ、その実用には膨大な集積回路を要する。さら
に、画像を印字するときには各発色ドット毎に濃度諧調
が要求されるが、従来の熱制御方法ではますます対応で
きない状態にある。

【０００５】本発明の第１の目的は、熱制御の精度が高
くできるサーマルヘッドを提供することである。本発明
の第２の目的は、熱制御の精度が高いサーマルヘッド熱
制御方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るサーマルヘ
ッドでは、電気絶縁性基材の表面に電気抵抗の温度依存
性が大きな多数の発熱素子が１列に並置される。個々の
発熱素子の一端は各々独立して駆動用集積回路の出力端
子に接続される一方、これら発熱素子の他端は複数の発
熱素子を１群とした共通端子に接続される。この共通端
子には各群毎に１個の電流測定用の固定抵抗体の一端が
接続され、その固定抵抗体の他端から発熱素子に電圧が
印加される。また、このサーマルヘッドの熱制御におい
て、１群内の発熱素子に順次に電圧を印加し、このとき
各発熱素子に流れる電流を前記固定抵抗体の両端電圧か
ら読み取ることにより、各発熱素子の抵抗したがって温
度を計測し、この計測温度に基づいて発熱素子に印加す
るエネルギーを制御する。

【０００７】

【作用】固定抵抗体を流れる電流値より発熱素子の温度
を計測できる。これにより、発熱素子に印加するエネル
ギーを精確に制御できる。さらに、本発明のサーマルヘ
ッドは、電気抵抗の温度依存性が大きな発熱素子を用
い、発熱素子の電気抵抗の変化に基づく温度検出回路を
個々の発熱素子毎に設けるのではなく、複数個の発熱素
子からなる１群に対して１個の温度検出用抵抗体を設け
る。これにより、サーマルヘッドの回路規模を小さくで
きる。本発明のサーマルヘッド熱制御方法では、発熱素
子への温度計測用の電圧が１群内の１素子毎に時分割で
印加され、温度検出のための電気信号を時分割で走査可
能とする。このとき、１走査時間内では１群について１
個だけ設けられた固定抵抗体と抵抗温度依存性の大きな
発熱素子１個が直列に接続された状態になるため、そこ
に流れる電流を測定すれば発熱素子の温度が検出でき
る。これを１群内の発熱素子について順に走査すれば、
１個の固定抵抗体で１群内全ての発熱素子の温度を計測
することが可能になる。

【０００８】

【実施例】上述の問題を解決するため、本出願人による
１つの熱制御方法では、発熱素子自体の温度を検出して
熱制御を行う。図１はこの一例を示す。このサーマルヘ
ッド２０には、１６個の発熱素子Ｒ１'〜Ｒ１６'および
発熱駆動用集積回路１０の他、温度検出用抵抗素子ｒ
１'〜ｒ１６'、電流検出用集積回路２８、ＡＮＤ回路２
４およびスイッチＳＷ２６が搭載されている。熱制御
は、その外部に設けられたＡ／Ｄ変換器２２１、比較器
２２２、設定器２２３およびＯＲ回路２２４からなる制
御回路２３により行われる。このサーマルヘッド２０で
は、発熱素子Ｒ１'〜Ｒ１６'には電気抵抗の温度依存性
が大きな材料が用いられていることから、その電気抵抗
の値から発熱素子の温度が検出でき、この温度情報に基
づいて発熱素子に印加するエネルギーを制御することが
可能になる。そのため、熱制御の精度がはるかに向上
し、優れた印字品質が得られている。しかし、このサー
マルヘッド２０は、通常のサーマルヘッドに比べると、
ヘッド基材上にはるかに多くの部品を搭載する必要があ
り、また、その部品間の配線も膨大になるという問題が
あった。本発明は、高精度の熱制御の問題とともに回路
規模の問題をも解決するものである。

【０００９】以下、添付の図面を参照して、本発明の実
施例を説明する。図２は、本発明の１実施例のサーマル
ヘッド３００およびその熱制御回路を示す。図３に示す
ように、サーマルヘッド３００は、電気抵抗の温度依存
性の大きな１６個の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６、固定抵抗を
有する抵抗体ｒ１、ｒ２、および、発熱駆動用集積回路
１０、１００からなる。発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６は、１列
に並置されている。これらの発熱素子は、Ｒ１からＲ８
までの１ブロックとＲ９からＲ１６までの１ブロックに
分けられる。個々の発熱素子の一端である個別端子３１
１は各々独立して駆動用集積回路１０、１００の個々の
出力端子に接続され、他端は各群の共通端子３１２に接
続される。さらに、この共通端子３１２には各ブロック
毎に１個の固定抵抗体ｒ１、ｒ２の一端が接続される。
このように、発熱素子Ｒ１〜Ｒ８の共通端子は電流検出
用抵抗器ｒ１を介して、また、発熱素子Ｒ９〜Ｒ１６の
共通端子は電流検出用抵抗器ｒ２を介してサーマルヘッ
ド駆動用の直流電圧ＶＨＤに接続されている。その固定
抵抗体ｒ１、ｒ２の他端から発熱素子に電圧ＶＨＤが印
加される。抵抗体ｒ１、ｒ２の電圧は、それぞれスイッ
チ４１５に入力される。発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６の独立し
た端子は、それぞれ発熱駆動用集積回路１０および１０
０の出力端子を介して集積回路内のトランジスタＱ１〜
Ｑ１６（図３参照）に接続されている。サーマルヘッド
３００は以上に説明した構成要素だけからなる。したが
って、図１に示したサーマルヘッド２０に比べると、集
積回路の素子数が半減しただけでなく、電流検出用の固
定抵抗体の数も著しく少なくなり、同時に部品間の配線
も激減した。なお、ここでは、説明の便宜上、本実施例
では発熱素子の数を１６としたが、実際に使用されるサ
ーマルヘッドの発熱素子の数は、１６よりずっと多い。
したがって、このサーマルヘッドの回路規模減少の効果
は大きい。

【００１０】図３に示す発熱駆動用集積回路１０は、図
１における集積回路１０'と同様の集積回路であり、そ
れぞれ、８ビットのシフトレジスタ部１０１、ラッチ部
１０２、出力ゲート部１０３及び出力トランジスタＱ１
〜Ｑ８で構成され、その各ビットは発熱素子のＲ１〜Ｒ
８に対応している。印字データＳｉ１は、１ラインが８
ビットのシリアルデータである。この印字データＳｉ１
は、クロック信号ＣｌｏｃｋＴに同期してシフトレジス
タ部１０１へ入力された後、ラッチ信号ＬａｔｃｈＴ１
のタイミングでラッチ部１０２へ転送される。出力ゲー
ト部１０３は、ラッチ部１０２の各ビットの出力とスト
ローブ信号Ｓｔｒｏｂｅの反転信号との論理積により、
例えば出力レベルがＨのビットに対してストローブ信号
ＳｔｒｏｂｅがＬレベルの時間だけオンになり、該当す
る出力トランジスタＱ１〜Ｑ８をオンにする。これによ
り、印字データがＨレベルの発熱素子Ｒ１〜Ｒ８にのみ
電圧ＶＨＤが印加され、記録紙に印字が得られる。な
お、発熱駆動用集積回路１００も、発熱素子Ｒ９〜Ｒ１
６にそれぞれ接続される出力トランジスタＱ９〜Ｑ１６
を備えた同様の回路を有するが、説明を省略する。

【００１１】図４は、サーマルヘッド３００の図式的な
側面図である。サーマルヘッド３００は、ガラス製のサ
ーマルヘッド基材３１０、フレキシブル基板３２１およ
びアルミ製の保持板３２２などから構成されている。保
持板３２２には、その表面中央付近の長手方向に端から
端まで凹みが設けられており、この中にサーマルヘッド
基材３１０が接着固定され、フレキシブル基板３２１も
所定の位置に接着される。このフレキシブル基板３２１
にはサーマルヘッド基材３１０の大きさの窓が設けられ
ており、平面的にはサーマルヘッド基材３１０の周囲を
フレキシブル基板３２１が囲んだ状態にある。また、こ
れら基材と基板表面は、ほぼ同じ高さになるように保持
板３２２が加工されている。なお、サーマルヘッド基材
３１０が搭載される部分の両端に位置するフレキシブル
基板３２１はサーマルヘッドの表面より低くなってい
る。

【００１２】電気絶縁性のサーマルヘッド基材３１０に
は、一列に並置された多数の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６と、
各発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６からそれぞれ独立して引き出さ
れた個別端子３１１と、発熱素子Ｒ１〜Ｒ８およびＲ９
〜Ｒ１６を各々一括して接続しているブロック共通端子
３１２とが装備されている。ここで、個別端子３１１に
は金メッキが、また共通端子３１２の一部にはハンダメ
ッキが施されており、その他の全面は保護膜３１３で覆
われている。なお、発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６は、負に大き
な抵抗温度依存性を有するクロム・アルミ系合金薄膜に
より形成されており、温度の高いほど抵抗値が小さくな
る性質を有している。

【００１３】フレキシブル基板３２１にはハンダメッキ
の施されたブロック共通端子３２３が設けられ、この共
通端子３２３には、抵抗温度依存性の小さな市販のチッ
プ抵抗器が電流検出用抵抗体ｒ１およびｒ２としてハン
ダ付けされている。抵抗体ｒ１とｒ２の抵抗値は発熱素
子Ｒ１〜Ｒ１６の抵抗値に比べて十分に小さい。また、
発熱駆動用集積回路１０、１００（図示しない）も搭載
されており、その出力端子を除く全ての端子はフレキシ
ブル基板３２１上の該当する端子と金ワイヤーでボンデ
ィング接続されている。

【００１４】以上のように、サーマルヘッド基材３１
０、フレキシブル基板３２１および保持板３２２を組み
合わせた後、発熱駆動用集積回路３２４の出力端子とサ
ーマルヘッド基材３１０上に設けられた個別端子３１１
とが、金ワイヤー３２５を用いてボンディング接続され
ている。

【００１５】図２に示すように、サーマルヘッド３００
において、発熱素子Ｒ１〜Ｒ８の共通端子は電流検出用
抵抗器ｒ１を介して、また、発熱素子Ｒ９〜Ｒ１６の共
通端子は電流検出用抵抗器ｒ２を介してサーマルヘッド
駆動用の直流電圧ＶＨＤに接続されている。この発熱素
子Ｒ１〜Ｒ１６の独立した端子は、それぞれ発熱駆動用
集積回路１０、１００の出力端子Ｑ１’〜Ｑ１６’に接
続されている。本サーマルヘッド３００の熱制御では、
印字に先立ち、まず発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６を予熱し、そ
のときの電流を検出するための電圧ＶＨＤが、発熱素子
Ｒ１〜Ｒ８には固定抵抗体ｒ１を介して、Ｒ９〜Ｒ１６
には固定抵抗体ｒ２を介して時分割で順次印加される。
このとき、抵抗体ｒ１とｒ２の固定抵抗値は発熱素子Ｒ
１〜Ｒ１６の抵抗値に比べて十分に小さいため、発熱素
子Ｒ１〜Ｒ８に順次流れる電流Ｉ１および発熱素子Ｒ９
〜Ｒ１６に順次流れる電流Ｉ２は、印加電圧ＶＨＤと発
熱素子個々の抵抗値で決定される。電流Ｉ１、Ｉ２は、
固定抵抗体ｒ１、ｒ２の両端電圧から読み取られ、これ
より発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６の抵抗値が求められる。した
がって、発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６の抵抗値が温度によって
大きく変化することから、電流Ｉ１およびＩ２の値によ
り各発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６の温度が計測できる。そし
て、この温度情報に基づいて発熱素子に印加するエネル
ギーが制御される。

【００１６】図２は、サーマルヘッド３００の熱制御回
路を示す。図５は熱制御データを格納するＲＡＭのメモ
リーマップであり、図５の（ａ）は予熱と印字データお
よび熱制御の補正データの一例を、また（ｂ）は電流検
出データを示している。さらに、図６は、その全体的な
動きを示すタイミングチャートであり、図７は熱制御デ
ータの詳細を示すタイミングチャートである。以下、こ
れらの図面を参照して、熱制御回路の電気的な動作を説
明する。

【００１７】本熱制御回路には、図１の場合と同様の信
号、すなわち印字データＤａｔａ、タイミング信号Ｃｌ
ｏｃｋ０、ラッチ信号Ｌａｔｃｈ０およびストローブ信
号Ｓｔｒｏｂｅ０が入力される。ストローブ信号Ｓｔｒ
ｏｂｅ０は、Ｌの期間に印字を行う信号であり、発熱駆
動用集積回路１０、１００にそのまま入力される。さら
に、印字データＤａｔａ、タイミング信号Ｃｌｏｃｋ
０、Ｌａｔｃｈ０は、本制御回路において加工されて、
タイミング信号ＣｌｏｃｋＴ、ラッチ信号ＬａｔｃｈＴ
１およびＬａｔｃｈＴ２、また、予熱後に電流を検出し
て印字し前記の温度情報に基づき熱制御するためのシリ
アル入力データＳｉ１とＳｉ２として、サーマルヘッド
３００に搭載された発熱駆動用集積回路１０および１０
０に入力される。以下、これら信号の加工について詳細
に説明する。

【００１８】本熱制御回路に入力される印字データＤａ
ｔａは、発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６に対応したシリアル１６
ビットであり、印字周期毎にクロック信号Ｃｌｏｃｋ０
と同期してＲＡＭ４０１および４０２に格納される。Ｒ
ＡＭ４０１は１２ビット２４ワードの容量があり、加算
器４０９とカウンタ４１０を経たクロック信号Ｃｌｏｃ
ｋ０により、印字データがＲＡＭ４０１のＡＤ１〜ＡＤ
１６番地のＤ０の位に順次格納される。また、ＲＡＭ４
０２は、１ビット１６ワードの容量をもち、印字データ
が入力された順に格納されて、後述する補正データ作成
時に参照される。

【００１９】次に、ＲＡＭ４０１のメモリーマップを、
図５に基づき詳細に説明する。図５の（ａ）に示した番
地ＡＤ１〜ＡＤ１６は、印字データ、温度検出に先立つ
予熱データおよび熱制御のための補正データを格納する
番地である。各番地のＤ０の位には前記の印字データＤ
ａｔａが格納される。この図では、発熱素子Ｒ２、Ｒ
４、Ｒ６およびＲ８がＬで、他の発熱素子がＨの場合を
示している。Ｄ１１の位には予熱データとして常時Ｈが
格納されており、また、Ｄ１〜Ｄ１０の位は初期にはＬ
がセットされている。しかし、後に述べるように、この
内のＤ１〜Ｄ３の位には、発熱素子Ｒ１〜Ｒ１６の温度
情報に基づいて適正な印字エネルギーにするための補正
データがその都度配分される。一方、図５の（ｂ）に示
した番地ＡＤ１７〜ＡＤ２４は、電流検出のための領域
であり、Ｄ１１の位には、電流検出データとしてＨが、
その他の位Ｄ０〜Ｄ１０にはＬがセットされている。

【００２０】本実施例では、図６のタイミングチャート
に示すように、１印字周期、すなわちストローブ信号Ｓ
ｔｒｏｂｅ０がＬの期間を１２回の小印字周期に分割し
ている。この最初の小印字周期は発熱素子Ｒ１とＲ９の
予熱・電流検出に割り当てられ、２番目の小印字周期は
発熱素子Ｒ１とＲ９の基本印字および発熱素子Ｒ２とＲ
１０の予熱・電流検出に割り当てられ、３番目の小印字
周期は発熱素子Ｒ１とＲ９の熱制御の第１印字、発熱素
子Ｒ２とＲ１０の基本印字および発熱素子Ｒ３とＲ１１
の予熱・電流検出に割り当てられ、さらに４番目の小印
字周期は発熱素子Ｒ１とＲ９の熱制御の第２印字、発熱
素子Ｒ２とＲ１０の熱制御の第１印字、発熱素子Ｒ３と
Ｒ１１の基本印字および発熱素子Ｒ４とＲ１２の予熱・
電流検出に割り当てられる。５番目から１２番目の周期
も同様に割り当てられる。発熱素子Ｒ８とＲ１６の予熱
・電流検出、基本印字、熱制御の第１〜第３印字は、８
番目から１２番目の小印字周期に割り当てられる。

【００２１】このように、Ｒ１またはＲ９からＲ８また
はＲ１６までの個々の発熱素子について、小印字周期毎
の予熱・電流検出、基本印字および熱制御の第１〜第３
印字のデータがシリアルデータＳｉ１またはＳｉ２に加
工され、発熱駆動用集積回路１０または１００に入力さ
れる。ここで、発熱素子Ｒ１〜Ｒ８のためのシリアルデ
ータＳｉ１または発熱素子Ｒ９〜Ｒ１６のためのシリア
ルデータＳｉ２は、スイッチＳＷ４１１を切り替えるこ
とにより、サーマルヘッド３００に搭載された発熱駆動
用集積回路１０または１００に入力される。ＲＡＭ４０
１からのデータの読みだしの基となるラッチ信号Ｌａｔ
ｃｈ０により、発振器４０３は小印字周期の１／４の周
期で発振を開始し、カウンタ４０５に信号を入力する。
カウンタ４０５のＱＢ出力は、遅延回路４２１で１／２
周期遅らされた信号ＴＢとなり、スイッチＳＷ４１１を
切り替える。なお、信号ＴＢはスイッチＳＷ４１２およ
びＳＷ４１５の切り替え、また後述するＲＡＭ４０１の
番地ＡＤ１〜ＡＤ８と番地ＡＤ９〜ＡＤ１６との切り替
えにも使われる。

【００２２】図７は、先頭の２小印字周期にある予熱と
電流検出のタイミングを示す詳細図であり、ＱＣの１サ
イクルがシリアルデータＳｉ１の、ＭＣの１サイクルが
シリアルデータＳｉ２の１小印字周期を表している。ま
た、クロック信号ＣｌｏｃｋＴはＲ１〜Ｒ８またはＲ９
〜Ｒ１６の８ビットが１小印字周期に４サイクル割り当
てられ、それぞれシリアルデータＳｉ１またはＳｉ２を
転送するが、ここではＳｉ１についてのみ説明する。

【００２３】まず第１小印字周期の１サイクル目には、
発熱素子Ｒ１の予熱データが、また４サイクル目にはＲ
１の電流検出データがシリアルデータＳｉ１に送られ、
８ビット中の第１ビットがＨレベルになる。次の小印字
周期の１サイクル目には、発熱素子Ｒ１の基本印字デー
タと発熱素子Ｒ２の予熱データが送られてシリアルデー
タＳｉ１の第１ビットと第２ビットがＨレベルになり、
また４サイクル目には、発熱素子Ｒ２の予熱データが送
られてシリアルデータＳｉ１の第２ビット目のみがＨに
なる。このように、ＲＡＭ４０１に格納されたデータが
クロック信号ＣｌｏｃｋＴと同期してシリアルデータＳ
ｉ１またはＳｉ２に転送され、熱制御データが作られ
る。

【００２４】ＲＡＭ４０１からのデータの読み出しはラ
ッチ信号Ｌａｔｃｈ０が基になっている。この信号によ
り発振器４０３は小印字周期の１／４の周期で発振を開
始し、また、発振器４０４は、加算器４１３を介したラ
ッチ信号Ｌａｔｃｈ０により発振器４０３の１／１０以
下の周期で発振を開始する。発振器４０４の出力は、加
算器４０９を経て、予め出力がゼロになっていたカウン
タ４１０に入力され、カウンタ４１０の出力は、発振器
４０３の発振毎に、ＲＡＭ４０１の番地ＡＤ１〜ＡＤ８
またはＡＤ９〜ＡＤ１６を順次指定する。なお、番地Ａ
Ｄ１〜ＡＤ８とＡＤ９〜ＡＤ１６との切り替えは、前記
の信号ＴＢにより、また番地ＡＤ１〜ＡＤ１６とＡＤ１
７〜ＡＤ２４との切り替えは、カウンタ４１０からの信
号ＱＡによる。

【００２５】一方、発振器４０３の出力は、予め出力が
ゼロにセットされていたカウンタ４０５に入力され、カ
ウンタ４０５の出力は、小印字周期の順番を表す信号Ｑ
Ｃ、ＱＤ、ＱＥおよびＱＦとなりダウンカウンタ４０７
に入力される。ダウンカウンタ４０７は、前記入力から
発振器４０４の信号により１カウントずつ減じられた出
力Ｑａ、Ｑｂ、ＱｃおよびＱｄを出力し、これがセレク
タ４０８に入力されてＲＡＭ４０１のＤ０〜Ｄ１１の位
が指定される。すなわち、ＲＡＭ４０１の位は、発振器
４０４の発振毎に、また小印字周期毎にＤ１１からＤ４
へ、Ｄ０からＤ１１に戻ってＤ５へ、Ｄ１からＤ０また
Ｄ１１に戻ってＤ６へというように走査する。

【００２６】カウンタ４０５の出力に基づくＲＡＭ４０
１の位の走査は、発熱素子Ｒ１〜Ｒ８のシリアルデータ
Ｓｉ１のためのものである。これに対し、発熱素子Ｒ９
〜Ｒ１６のデータになるシリアルデータＳｉ２に対して
は、カウンタ４２２の出力ＭＣ、ＭＤ、ＭＥおよびＭＦ
が、上記のカウンタ４０５の出力と同様に機能する。た
だし、カウンタ４２２への入力信号は、発振器４０３の
信号が遅延回路４２３により２周期遅れた形で入力され
る。

【００２７】上記の印字データの読み出しを、図５のメ
モリーマップを基に具体的に説明する。まず、初回の小
印字周期のデータは、ＡＤ１・Ｄ１１からＡＤ８・Ｄ４
までの番地・位を斜め左下に走査する。２番目の小印字
周期のデータは、ＡＤ１・Ｄ０からＡＤ２・Ｄ１１に移
り、以後はＡＤ８・Ｄ５までを斜め左下に走査する。３
番目の小印字周期のデータは、ＡＤ１・Ｄ１からＡＤ２
・Ｄ０に移り、以後はＡＤ３・Ｄ１１からＡＤ８・Ｄ６
までを斜め左下に走査する。以下同様に、１２回の小印
字周期について各々８ビットのデータを走査し、これら
がシリアルデータＳｉ１にあてられる。また、シリアル
データＳｉ２については、対象番地がＡＤ９〜ＡＤ１６
に変わるだけで、上記と同様の番地・位が順次走査され
てデータが読みだされる。なお、９回目から１２回目の
小印字周期についてはＤ１１の位が走査の対象外になる
ため、予熱のデータは読み込まれない。

【００２８】一方、発振器４０３の発振によりカウンタ
４０５が３つ増加されると、出力信号ＱＡおよびＱＢが
Ｈに変わり、ＲＡＭ４０１の番地ＡＤ１７が選択され、
このときのカウンタ４０７の出力が１１になっているこ
とからＤ１１の位が選定され、この番地・位から斜め左
下のＡＤ２４・Ｄ４の番地・位までが走査される。さら
に、上に説明したのと同様に、小印字周期毎に番地・位
をシフトしながら電流検出用のデータが作られる。ま
た、この電流検出データの番地は、シリアルデータＳｉ
１およびＳｉ２に共通に使用される。なお、９回目から
１２回目の小印字周期についてはＤ１１の位が走査の対
象外になるため、電流検出用のデータは読み込まれな
い。

【００２９】以上のようにして作られたシリアルデータ
Ｓｉ１またはＳｉ２は、小印字周期毎にクロック信号Ｃ
ｌｏｃｋＴにより発熱駆動用集積回路１０または１００
に入力され、ラッチ信号ＬａｔｃｈＴ１またはＬａｔｃ
ｈＴ２のタイミングで出力に転送される。出力Ｑ１〜Ｑ
１６は、ラッチされたシリアルデータＳｉ１またはＳｉ
２とストローブ信号Ｓｔｒｏｂｅ０の反転信号との論理
積でオンになり、発熱素子Ｒ１〜Ｒ８またはＲ９〜Ｒ１
６に対して予熱、電流検出、および印字データのある発
熱素子に対しては基本印字と熱制御のための補正印字と
の電流が流れる。

【００３０】本実施例では、予熱直後の発熱素子の温度
を精確に測定することにより適正な印加エネルギーを設
定できる。次に、電流検出結果と熱制御のための補正印
字との関係を詳細に説明する。予熱データにより電流が
流れて発熱素子の温度が上昇し、次のタイミングで電流
検出データにより発熱素子Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ９〜Ｒ１６に
流れる電流Ｉ１またはＩ２は、電流検出抵抗体ｒ１およ
びｒ２の両端電圧としてサーマルヘッド３００の外部に
取出され、ＳＷ４１５を経て差動アンプ４１６で増幅さ
れて信号Ｉになる。この信号ＩはＡ／Ｄ変換器４１７で
デジタル量に変換された温度情報になり、照合表４１８
に入力される。照合表４１８に予め設定された熱制御の
データとＲＡＭ４０２に格納されたデータとの論理積が
ＡＮＤ回路４２０でとられ、ＲＡＭ４０２に印字データ
が格納されているビットに対してのみ熱制御のための補
正データが作られ、ＲＡＭ４０１のＡＤ１〜ＡＤ１６の
Ｄ１〜Ｄ３の位に書き込まれる。

【００３１】この照合表４１８のデータは、発熱素子に
流れる電流が小さいとき、すなわち温度が低いときには
ランクが大きく、また温度が高いときにはランクが小さ
くなる３ビットで構成され、０００、１００、１１０お
よび１１１の４段階に設定されており、電流Ｉの値が大
きいとき（高温）には０００が、また小さいとき（低
温）には１１１が選択される。なお、ＲＡＭ４０２に印
字データがないビットの補正データは、常にＬ（００
０）のままである。

【００３２】例えば、図６のＱ１〜Ｑ１６の斜線部が電
流検出のタイミングを表している。ＲＡＭ４０１のＤ０
の位に印字データが格納されているＱ１についてみる
と、最初の小印字周期で予熱をした直後に電流が検出さ
れる。このとき、Ｒ１の温度が低いと増幅器４１６の出
力Ｉが図６のＩに示すように小さく現れるため、適正な
印字濃度を得るためには最大のエネルギーを与える必要
がある。そこで、ＲＡＭ４０１のＡＤ１番地のＤ１から
Ｄ３の位にＨレベルがセットされ、Ｄ０〜Ｄ３の全てが
Ｈレベルになる。そのため、２番目の小印字周期から４
番目の小印字周期までのＱ１出力がＯＮになり、発熱素
子Ｒ１には最大のエネルギーが印加される。

【００３３】このようにして、発熱素子Ｒ１〜Ｒ８また
はＲ９〜Ｒ１６のＩが順次照合表４１８で参照され、そ
の値に応じてＲＡＭ４０１のＡＤ１〜ＡＤ１６番地のＤ
１〜Ｄ３の位に熱制御の補正データが書き込まれる。な
お、ここに書き込まれたデータが順次読みだされてシリ
アルデータＳｉ１またはＳｉ２として発熱駆動用集積回
路１０または１００に入力されるのは前に説明した通り
である。

【００３４】以上の実施例では、補正データを３ビット
としてＲＡＭ４０１のＤ１〜Ｄ３の位を充てたが、補正
データのビット数を例えば４ビットとしてＲＡＭ４０１
のＤ〜Ｄ４の位を充てることにより、熱制御の精度は一
層向上する。しかし、この場合には、増えたビットの数
だけ小印字周期の回数とＲＡＭ４０１の位の数とが増加
する。また、本発明では予熱直後の発熱素子の温度を精
確に測定することにより適正な印加エネルギーを設定し
たが、印字データに基づき電圧が印加された発熱素子の
温度をリアルタイムに複数回測定し、発熱素子が到達温
度に達したときに電圧の印加を終了しても良い。

【００３５】

【発明の効果】本発明のサーマルヘッドと熱制御方法に
よれば、発熱素子自体の計測温度を基にした熱制御によ
り高品位の印字を得ることが可能になるとともに、サー
マルヘッドに搭載する部品とその部品間の配線を少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 発熱素子の温度情報に基づき熱制御を行うサ
ーマルヘッドとその熱制御方法の一例を示す回路図であ
る。

【図２】 本発明の１実施例によるサーマルヘッドと熱
制御回路を示す図である。

【図３】 サーマルヘッドの発熱駆動用集積回路のブロ
ック図である。

【図４】 本発明の１実施例によるサーマルヘッドの側
面図である。

【図５】 熱制御のデータを格納するＲＡＭのメモリー
マップであり、（ａ）は予熱と印字データおよび熱制御
の補正データの一例を、また（ｂ）は電流検出データを
示している。

【図６】 本発明の１実施例による熱制御方法の全体を
示すタイミングチャートである。

【図７】 本実施例の熱制御の詳細を示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１０、１００…発熱駆動用集積回路、 ３００…サーマルヘッド、 ３１０…サーマルヘッド基材、 Ｒ１〜Ｒ１６…発熱素子、 ｒ１，ｒ２…電流検出用固定抵抗素子。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 3/20 １１３ Ｂ １１５ Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性基材の表面に電気抵抗の温度
   依存性の大きな多数の発熱素子が１列に並置され、 個々の発熱素子の一端は各々独立して駆動用集積回路の
   出力端子に接続され、他端は複数の発熱素子を１群とし
   た共通端子に接続され、 この共通端子には各群毎に１個の固定抵抗体の一端が接
   続され、その固定抵抗体の他端から発熱素子に電圧が印
   加されることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 【請求項２】 電気絶縁性基材の表面に電気抵抗の温度
   依存性の大きな多数の発熱素子が１列に並置され、個々
   の発熱素子の一端は各々独立して駆動用集積回路の出力
   端子に接続され、これら発熱素子の他端は複数の発熱素
   子を１群とした共通端子に接続され、この共通端子には
   各群毎に１個の固定抵抗体の一端が接続され、その固定
   抵抗体の他端から発熱素子に電圧が印加されるサーマル
   ヘッドにおいて、 １群内の発熱素子に順次に電圧を印加し、 上記の電圧を印加された各発熱素子に流れる電流を前記
   固定抵抗体の両端電圧から読み取ることにより各発熱素
   子の温度を計測し、 この計測温度に基づいて各発熱素子に印加するエネルギ
   ーを制御することを特徴とするサーマルヘッドの熱制御
   方法。