JPH0768824A - サーマルヘッドの温度制御装置 - Google Patents

サーマルヘッドの温度制御装置

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JPH0768824A
JPH0768824A JP21842993A JP21842993A JPH0768824A JP H0768824 A JPH0768824 A JP H0768824A JP 21842993 A JP21842993 A JP 21842993A JP 21842993 A JP21842993 A JP 21842993A JP H0768824 A JPH0768824 A JP H0768824A
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JP
Japan
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temperature
thermal head
target temperature
aluminum base
target
Prior art date
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Pending
Application number
JP21842993A
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English (en)
Inventor
Fumio Matsui
文雄 松井
Toshiyuki Miyadera
敏之 宮寺
Naoki Yoshida
直樹 吉田
Toshio Shimizu
敏夫 清水
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 温度コントロールの精度を向上させること。 【構成】 差動増幅器32により温度センサ25による
検出温度と、目標温度設定器33による設定温度との温
度差を増幅し、この増幅した温度差によってペルチェ素
子50への駆動電流を決定し、サーマルヘッド20の温
度を目標温度に設定するようにした。また、温度センサ
25による検出温度と、目標温度設定器33による設定
温度との温度差が同じであっても、時間の経過に応じて
ペルチェドライバ部30の差動増幅器32の増幅率を変
化させるようにした。しかも、サーマルヘッドユニット
70においては、アルミベース21とヒートシンク60
とを所定距離離間させビス止めし、これらを熱的に絶縁
するようにしアルミベース21とヒートシンク60との
間での熱対流の発生を防止するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱転写及び感熱プリン
タの印字機構に使用されるサーマルヘッドの温度制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、サーマルヘッドによって情報
を記録する装置では、連続して印字する場合、ヘッド温
度が上昇して印字濃度が上昇してしまうと、正しい色階
調が得られなくなってしまうので、ヘッド取付けベース
に放熱フィンを設けたり、冷却フィンで強制的に冷却し
たりする等の対策を行っている。
【0003】また、このようなサーマルヘッドを用いる
装置においては、最初の1枚目をプリントするときのヘ
ッド温度は外気温に左右されるので、正確な階調を得る
ためにはヘッド温度を一定にしておく必要があり、ヘッ
ド又はヘッド取付部材にヒータを組み込むことで加熱す
るようにしている。更に、ヘッドが所定温度以上となっ
た場合には、冷却ファンを用いることにより、ヘッドの
温度を強制的に冷却する構成もとられている。
【0004】ところが、このようなヒータによる昇温及
び冷却ファンによる冷却を行う構成のものでは、ヘッド
支持部材の熱容量が大きく、冷却、加熱に時間を要する
ため、特に印字スピードの高速化を図る上で妨げとなっ
ている。
【0005】そこで、特開平4−201460号公報に
は、図1及び図2に示すようなサーマルヘッドが開示さ
れている。すなわち、サーマルヘッド1のアルミベース
2の下面には、発熱体3を有するセラミックベース4及
び発熱体駆動回路基板5が配設されている。発熱体駆動
回路基板5は、保護カバー6によって保護されている。
アルミベース2の上部には、ペルチェ素子8が設けられ
ており、更にペルチェ素子8の上部には支持部材9と一
体的とされた放熱フィン10が設けられている。
【0006】このような構成のサーマルヘッドでは、図
3に示すように、サーミスタ7からの検出信号が温度処
理回路12に取り込まれると、温度処理回路12は予め
設定された高温側の第1の設定値と低温側の第2の設定
値とを比較し、OR回路13に対して第1の設定値より
高い場合には冷却信号を出力し、第2の設定値より低い
場合には加熱信号を出力する。
【0007】冷却信号が出力された場合、トランジスタ
14のオン動作によりリレー16がA接点側に閉じられ
る。このとき、リレー17がA接点側に閉じられてい
る。これにより、アルミベース2側の面が冷却面とさ
れ、放熱フィン10側が加熱側とされ、この加熱面側が
放熱フィン10によって冷やされることにより、効率的
にアルミベース2側が冷却される。
【0008】逆に、加熱信号が出力された場合には、リ
レー16,17がそれぞれB接点側に閉じられること
で、ペルチェ素子8の極性が反転される。これにより、
アルミベース2側が加熱面とされ、放熱フィン10側が
冷却面とされることにより、サーマルヘッド1が効率よ
く加熱される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来のサーマルヘッドでは、バイポーラ駆動を行うペル
チェ素子8を用いることで、サーマルヘッド1の温度コ
ントロールを効率良く行うことが可能となっている。
【0010】ところが、このようなサーマルヘッドで
は、温度コントロールを行う場合、次のような理由から
温度コントロールの精度を上げる上で限界があった。
【0011】すなわち、サーマルヘッド1の最適温度へ
のコントロールは、高温側の第1の設定値と低温側の第
2の設定値との比較に基づいたリレー16,17の切換
え動作により、ペルチェ素子8の極性を反転させること
で行っているため、各リレー16,17の切換え速度の
限界により、温度コントロールの精度を上げる上で妨げ
となっている。
【0012】また、構造的には、アルミベース2に放熱
フィン10を一体的に設けた支持部材9が面接合されて
おり、アルミベース2と支持部材9との接合部分にて熱
循環が発生し温度分布が一定化されないことから、印字
精度が劣化してしまうという不具合もあった。
【0013】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、温度コントロールの精度を向上させること
ができるサーマルヘッドの温度制御装置を提供すること
を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
情報を記録するためのサーマルヘッドの温度を制御する
サーマルヘッドの温度制御装置において、前記サーマル
ヘッドの温度を検出する温度検出手段と、前記サーマル
ヘッドの目標温度を設定する目標温度設定手段と、前記
温度検出手段によって検出された前記サーマルヘッドの
温度と前記目標温度設定手段による目標温度との差を無
くすように前記サーマルヘッドの温度を目標温度に設定
するとともに、時間の経過に応じて前記サーマルヘッド
の温度制御を変化させる温度制御手段とを具備すること
を特徴とする。
【0015】請求項2記載の発明は、情報を記録するた
めのサーマルヘッドにおいて、ペルチェ素子を挟んだ状
態でアルミベースとヒートシンクとを所定距離離間させ
てビス止めし、前記アルミベースとヒートシンクとを熱
的に絶縁するようにしてなることを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明のサーマルヘッドの温度制御装置では、
温度検出手段によってサーマルヘッドの温度が検出され
ると、温度検出手段によって検出されたサーマルヘッド
の温度と目標温度設定手段による目標温度との差を無く
すようにサーマルヘッドの温度を目標温度に設定すると
ともに、時間の経過に応じてサーマルヘッドの温度制御
が行われる。
【0017】また、構造的には、ペルチェ素子を挟んだ
状態でアルミベースとヒートシンクとを所定距離離間さ
せビス止めすることにより、アルミベースとヒートシン
クとが熱的に絶縁されるようになっている。
【0018】したがって、設定された目標温度への制御
が温度差と時間の経過等の変化に応じて行われるため、
サーマルヘッドの最適温度が細かく制御される。また、
構造的には、アルミベースとヒートシンクとが熱的に絶
縁されているため、温度分布を一定化することができ
る。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づい
て説明する。図4乃至図6は、本発明のサーマルヘッド
の温度制御装置の一実施例を示すものである。
【0020】これらの図に示すように、サーマルヘッド
ユニット70は、サーマルヘッド20、ペルチェ素子5
0及びヒートシンク60によって構成されている。
【0021】サーマルヘッドユニット70のサーマルヘ
ッド20のアルミベース21の下面側には、発熱抵抗体
22を有したセラミックベース23が取付けられてい
る。また、アルミベース21の下面側には駆動回路基板
24及び温度センサ25が取付けられている。アルミベ
ース21の上面側には、ヒートシンク60がペルチェ素
子50を挟んだ状態でビス71によりビス止めされてい
る。これにより、アルミベース21とヒートシンク60
とがペルチェ素子50の介在によりペルチェ素子50の
厚み分だけ間隔が開けられ熱的に絶縁されるので、アル
ミベース21とヒートシンク60との間での熱対流が発
生しにくくなり、ペルチェ素子50の熱応答性が上がり
その特性が良好に生かされるので、サーマルヘッド20
の温度コントロールが精度良く行われる。
【0022】温度センサ25による検出結果は、ペルチ
ェドライバ部30の温度−電圧変換器31を介して差動
増幅器32の一方の入力端に取り込まれるようになって
いる。差動増幅器32の他方の入力端には、目標温度設
定器33からの目標温度が取り込まれるようになってお
り、差動増幅器32は設定温度より高ければプラス、低
ければマイナス方向へその差の値が増幅されて出力され
る。また、差動増幅器32における増幅率は可変とされ
ており、増幅率を適宜設定することでサーマルヘッド2
0の温度を目標温度に近づけるための応答性感度調節が
行われる。更に、差動増幅器32にあっては、目標温度
との温度差が同じであっても時間の経過に応じて増幅率
が変化されるようになっており、これによりペルチェ素
子50への駆動電流が増減されるようにもなっている。
更にまた、温度−電圧変換器31の出力は、後述のヘッ
ドコントロール部40に取り込まれるようになってい
る。
【0023】差動増幅器32の出力は、ローパスフィル
タ34を経て積分回路35に供給されるようになってい
る。積分回路35の出力は、冷却方向定電流回路36a
及び加熱方向定電流回路36bのそれぞれの一方の入力
端に供給されるようになっている。各冷却方向定電流回
路36a及び加熱方向定電流回路36bの他方の入力端
には基準電源供給回路37a,37bからの基準電源が
供給されるようになっている。
【0024】各冷却方向定電流回路36a及び加熱方向
定電流回路36bの出力は、バイポーラ駆動を行うドラ
イブ回路38に供給されるようになっている。ドライブ
回路38の出力は、ペルチェ素子50の図示省略の入出
力端子に入力されるようになっている。
【0025】一方、ヘッドコントロール部40側におい
ては、A/Dコンバータ41が上記の温度−電圧変換器
31の出力をディジタル信号に変換して温度−パルス幅
変換ルックアップテーブル42に出力する。ここで、温
度−パルス幅変換ルックアップテーブル42は、図7に
示す構成とされており、0.1℃毎の変化に対応する階
調データを有している。この温度−パルス幅変換ルック
アップテーブル42についての詳細は、後述する。
【0026】ストローブパルス発生回路43は温度−パ
ルス幅変換ルックアップテーブル42の値に基づいてス
トローブパルスを発生し、サーマルヘッド20の温度コ
ントロール行う。なお、図中符号61はファンを示して
いる。
【0027】続いて、このような構成のサーマルヘッド
の温度制御装置の動作について説明する。
【0028】まず、図8を用いてサーマルヘッド20の
温度コントロールを行うヘッドコントロール部40の動
作について説明する。すなわち、サーマルヘッド20は
通常約40℃を保つように制御されている。そこで、階
調制御を行う場合には、1階調目のパルスの長さを温度
により変化させることで、濃度調整を行うことができ
る。すなわち、連続ストローブの場合、サーマルヘッド
20への転送クロックにより最小のストローブ幅が決っ
ており、1階調当り13.1μsecが必要となるた
め、階調数分だけ連続してこの値が重ね合わされてい
く。
【0029】ヘッドコントロール部40を構成するA/
Dコンバータ41、温度−パルス幅変換ルックアップテ
ーブル42及びストローブパルス発生回路43における
基本クロックはたとえば8MHZ とされており、データ
転送自体で1階調分は96ドット×(1/8MHZ )=
12μsecとなり、256階調では3.072mse
c(76.8%)となる。更に、各転送シーケンスの間
には、9クロックを必要とし、全体では3.360ms
ec(84%)が最小のパルス幅となり、それ以下のエ
ネルギーにすることはできない。
【0030】したがって、1階調目で変化させられる範
囲は、13〜350μsec程度となり、ストローブパ
ルスカウンタのクロック(8MHZ )数になおすと、9
6クロック以上2700クロック以下となる。今回の温
度補正にあっては、最高2300クロックまでとし、温
度が高くなるにしたがいクロック数を減らしていく。
【0031】すなわち、1階調目のパルスのみをコント
ロールし、温度補正を行う場合、その変化幅は、 変化幅=4msec−300μsec−13μsec−
3333μsec=350μsec となり、ストローブは上記の範囲(13〜350μse
c程度)でのみ変化させられる。2階調目から255階
調目までは同一周期とされる。すなわち、連続ストロー
ブの場合、ストローブパルス自体は出力したままで、そ
の間(2〜255)の切り替わり周期は約13.1μs
ecで、そのトータルは3333μsecの固定長とな
る。
【0032】続いて、図9を用いてペルチェドライバ部
30の動作について説明する。すなわち、サーマルヘッ
ド20は、上述したように、通常、約40度を保つよう
に制御されており、温度センサ25の検出結果に基づい
てペルチェ素子50により冷却/加熱の制御が行われ
る。
【0033】ここで、サーマルヘッド20の温度の読取
りは25℃〜50.5℃の範囲を256分割して0.1
度の単位で読み取られるようになっている。ペルチェド
ライバ部30における設定温度は40度となっているた
め、たとえば39.4℃〜45.8℃の中を制御対象と
している。その中で、0.1℃度毎の変化に対応した6
4個のバンクを用意し、読取り温度に対応したバンクを
セレクトする。すなわち、図7に示すように、ストロー
ブデータエリアは、各色毎にバンクが用意されており、
また各階調データは2バイトとされている。全てのバン
クは、2階調目から255階調目のデータが全て同じ値
とされており、1階調目だけでパルス幅を変化させるこ
とで、温度補正が行われる。
【0034】また、ペルチェドライバ部30における差
動増幅器32の増幅率は、上述したように可変とされて
おり、温度センサ25による検出温度と目標温度設定器
33による設定温度との温度差が同じであっても時間の
経過に応じて増幅率が変えられ、これによりペルチェ素
子50への駆動電流が増減される。
【0035】このように、本実施例では、差動増幅器3
2により温度センサ25による検出温度と、目標温度設
定器33による設定温度との温度差を増幅し、この増幅
した温度差によってペルチェ素子50への駆動電流を決
定し、サーマルヘッド20の温度を目標温度に設定する
ようにした。
【0036】また、温度センサ25による検出温度と、
目標温度設定器33による設定温度との温度差が同じで
あっても、時間の経過に応じてペルチェドライバ部30
の差動増幅器32の増幅率を変化させるようにした。
【0037】しかも、サーマルヘッドユニット70にお
いては、ペルチェ素子50を挟んだ状態でアルミベース
21とヒートシンク60とをビス71によりビス止めす
ることで、アルミベース21とヒートシンク60とを熱
的に絶縁するようにしアルミベース21とヒートシンク
60との間での熱対流の発生を防止するようにした。
【0038】したがって、設定された目標温度への制御
が温度差と時間の経過等の変化に応じて行われるため、
サーマルヘッドの最適温度が細かく制御され、また構造
的には、アルミベースとヒートシンクとが所定距離離間
されることで熱的に絶縁されているため、温度分布を一
定化することができるので、温度コントロールの精度が
向上する。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーマル
ヘッドの温度制御装置によれば、温度検出手段によって
サーマルヘッドの温度が検出されると、温度検出手段に
よって検出されたサーマルヘッドの温度と目標温度設定
手段による目標温度との差を無くすようにサーマルヘッ
ドの温度を目標温度に設定するとともに、時間の経過に
応じてサーマルヘッドの温度制御が行われる。
【0040】また、構造的には、ペルチェ素子を挟んだ
状態でアルミベースとヒートシンクとを所定距離離間さ
せビス止めすることにより、アルミベースとヒートシン
クとが熱的に絶縁されるようになっている。
【0041】したがって、設定された目標温度への制御
が温度差と時間の経過等の変化に応じて行われるため、
サーマルヘッドの最適温度が細かく制御される。また、
構造的には、アルミベースとヒートシンクとが熱的に絶
縁されているため、温度分布を一定化することができる
ので、温度コントロールの精度を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のサーマルヘッドを示す斜視図である。
【図2】図1のサーマルヘッドを示す側面図である。
【図3】本発明のサーマルヘッドの温度制御装置の一実
施例を示す図である。
【図4】図3のサーマルヘッドユニットを分解して示す
斜視図である。
【図5】図3のサーマルヘッドユニットを示す断面図で
ある。
【図6】図3のヘッドコントロール部による動作を説明
するための図である。
【図7】図3のペルチェドライバ部の動作を説明するた
めの図である。
【図8】図3のペルチェドライバ部の動作を説明するた
めの図である。
【図9】図3のペルチェドライバ部の動作を説明するた
めの図である。
【符号の説明】 20 サーマルヘッド 25 温度センサ 30 ペルチェドライバ部 31 温度−電圧変換器 32 差動増幅器 33 目標温度設定器 34 ローパスフィルタ 35 積分回路 36a 冷却方向定電流回路 36b 加熱方向定電流回路 37a,37b 基準電源供給回路 38 ドライブ回路 40 ヘッドコントロール部 41 A/Dコンバータ 42 温度−パルス幅変換ルックアップテーブル 43 ストローブパルス発生回路 50 ペルチェ素子 60 ヒートシンク 70 サーマルヘッドユニット 60 ヒートシンク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報を記録するためのサーマルヘッドの
    温度を制御するサーマルヘッドの温度制御装置におい
    て、 前記サーマルヘッドの温度を検出する温度検出手段と、 前記サーマルヘッドの目標温度を設定する目標温度設定
    手段と、 前記温度検出手段によって検出された前記サーマルヘッ
    ドの温度と前記目標温度設定手段による目標温度との差
    を無くすように前記サーマルヘッドの温度を目標温度に
    設定するとともに、時間の経過に応じて前記サーマルヘ
    ッドの温度制御を変化させる温度制御手段とを具備する
    ことを特徴とするサーマルヘッドの温度制御装置。
  2. 【請求項2】 情報を記録するためのサーマルヘッドに
    おいて、 ペルチェ素子を挟んだ状態でアルミベースとヒートシン
    クとを所定距離離間させてビス止めし、前記アルミベー
    スとヒートシンクとを熱的に絶縁するようにしてなるこ
    とを特徴とするサーマルヘッド。
JP21842993A 1993-09-02 1993-09-02 サーマルヘッドの温度制御装置 Pending JPH0768824A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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