JPH10129026A - 素子駆動用集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源電圧の変動に起因する各素子への印加エ
ネルギの変動を十分に精度良く補正できる素子駆動用集
積回路を提供する。 【解決手段】 複数の素子に各々対応して設けられ、駆
動データに従って素子に選択的に通電するための複数の
スイッチ回路を備えた素子駆動用集積回路であって、素
子に印加される電圧を測定する電圧測定回路３１と、電
圧測定回路３１による測定結果に基づいて素子への通電
時間を制御する通電時間制御回路３２とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、複数の素子に選
択的に通電するための素子駆動用集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、一般的なサーマルプリントヘ
ッドにおいては、抵抗膜からなる多数の発熱素子に選択
的に通電することにより、各ライン毎に黒画素と白画素
とを形成して、画像を記録している。

【０００３】そして、多数の発熱素子への通電は、所定
数のスイッチ回路を備えた複数の素子駆動用集積回路に
より、駆動データとしての記録画像データに基づいて制
御している。

【０００４】ところで、サーマルプリントヘッドを備え
たプリンタ、あるいはそのプリンタを備えたファクシミ
リ装置などは、小型化が進み、携帯型の製品が増加して
いる。このような携帯型のプリンタやファクシミリ装置
などは、充電式の電池で駆動されることが多く、電池の
種類、充電の状態、使用継続時間、あるいは気温などに
より、電池電圧が大きく変動する。

【０００５】このため従来、サーマルプリントヘッドの
外部に、電池の電圧を測定する電池電圧測定回路と、こ
の電池電圧測定回路による測定結果に基づいて発熱素子
への通電時間を制御する通電時間制御回路とを設け、電
池電圧に応じて通電時間を制御することが提案されてい
る。

【０００６】しかしながら、電池の電圧は、リード線、
コネクタ、およびサーマルプリントヘッドの基板のプリ
ント配線などを介して発熱素子に供給されるので、各発
熱素子毎に電池との間の電流経路の抵抗値が若干異なっ
ており、電池電圧の変動と各発熱素子に印加される電圧
の変動との関係も各発熱素子毎に若干異なることにな
る。

【０００７】このため、上記従来の装置のように、電池
電圧を測定して各発熱素子への通電時間を一律に制御す
る構成では、電池電圧の変動に起因する各発熱素子への
印加エネルギの変動を十分に精度良く補正することがで
きなかった。

【０００８】なお、このような問題は、サーマルプリン
トヘッドに限らず、たとえば電子写真プロセスにおいて
発光ダイオードなどの発光素子により感光体表面に静電
潜像を形成させるための露光ヘッドの場合にも同様に発
生する。

【０００９】また、このような問題は、充電電池を用い
た場合に限らず、たとえば商用電源から直流電源を得る
場合でも、電源回路の構成によっては同様に発生し得
る。

【００１０】

【発明の開示】本願発明は、上記した事情のもとで考え
出されたものであって、電源電圧の変動に起因する各素
子への印加エネルギの変動を十分に精度良く補正できる
素子駆動用集積回路を提供することを、その課題とす
る。

【００１１】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１２】本願発明の第１の側面によれば、複数の素
子に各々対応して設けられ、駆動データに従って素子に
選択的に通電するための複数のスイッチ回路を備えた素
子駆動用集積回路であって、素子に印加される電圧を測
定する電圧測定回路と、電圧測定回路による測定結果に
基づいて素子への通電時間を制御する通電時間制御回路
とを備えたことを特徴とする、素子駆動用集積回路が提
供される。

【００１３】このようにすれば、素子駆動用集積回路に
電圧測定回路を設けたので、各素子と電源との間の電流
経路の抵抗値にかかわらず、各素子に印加される電圧を
ほぼ正確に測定できることから、電源電圧の変動に起因
する各素子への印加エネルギの変動を十分に精度良く補
正できる。しかも、電源と素子駆動用集積回路との間の
電流経路の抵抗値が何らかの原因で変化した場合であっ
ても、素子への印加エネルギをほぼ一定に維持できる。

【００１４】また、素子駆動用集積回路に電圧測定回路
および通電時間制御回路を組み込んだので、ヘッドの外
部に電池電圧測定回路や通電時間制御回路を設ける必要
がなく、ヘッドの使用が容易になる。

【００１５】電圧測定回路の設置数は任意であって、１
個でもよいし、複数個でもよい。

【００１６】好ましい実施の形態によれば、電圧測定回
路は、複数個設けられており、それぞれ所定個数の素子
に印加される電圧を測定する。

【００１７】たとえば、１７２８個の発熱素子を１８個
の発熱素子駆動用集積回路で駆動する場合、各発熱素子
駆動用集積回路に１個の電圧測定回路を設けると、９６
個の発熱素子に印加される電圧を１個の電圧測定回路で
測定することになる。もちろん、各発熱素子駆動用集積
回路に２個の電圧測定回路を設けると、４８個の発熱素
子に印加される電圧を１個の電圧測定回路で測定するこ
とになり、各発熱素子駆動用集積回路に９６個の電圧測
定回路を設けると、１個の発熱素子に印加される電圧を
１個の電圧測定回路で測定することになる。このように
電圧測定回路の設置数を多くするほど、電圧測定位置と
発熱素子との間の平均距離を短くでき、発熱素子に印加
される電圧をより正確に測定できる。なお、電圧測定回
路毎に通電時間制御回路を設けることはもちろんであ
る。

【００１８】他の好ましい実施の形態によれば、電圧測
定回路を、複数個直列に接続された抵抗器と、これら抵
抗器同士の各接続点の電位と基準電位とをそれぞれ比較
していずれが大きいかを判別する比較回路とにより構成
する。

【００１９】このようにすれば、簡単な回路構成により
電圧測定回路を実現できる。

【００２０】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、図面を参照して具体的に説明する。

【００２２】図１は、本願発明に係る素子駆動用集積回
路を備えたサーマルプリントヘッドの概略平面図であっ
て、基板１上には、幅方向一側寄りに多数の発熱素子２
が列状に形成されており、また、幅方向他側寄りに複数
（本実施形態では１８個）の発熱素子駆動制御用集積回
路（以下「ドライバＩＣ」と記す）３が列状に取付けら
れている。このドライバＩＣ３は、本願発明に係る素子
駆動用集積回路の一例である。また、基板１の長手方向
両端部には、幅方向他側側の端面にコネクタ４ａ，４ｂ
が取り付けられている。これらコネクタ４ａ，４ｂは、
サーマルプリントヘッドの外部からドライバＩＣ３に各
種の信号や電源を伝送するためのケーブル（図示せず）
が接続されるものである。

【００２３】図２は、基板１の長手方向両端部の要部拡
大平面図であって、基板１上には、一側縁に沿うように
して、発熱素子２を構成するための発熱抵抗体６が直線
状に設けられており、発熱素子２を所定個数（本実施形
態では９６個）毎に分担して駆動するためのドライバＩ
Ｃ３が、基板１上の他側縁に沿うようにして搭載されて
いる。

【００２４】図３は、発熱抵抗体６の一部の拡大平面図
であって、発熱抵抗体６の外側には、これと平行に延び
るようにして共通電極配線７が形成されている。この共
通電極配線７からは、発熱抵抗体６の下層にもぐり込む
ようにして基板１の幅方向に櫛歯状のコモンパターン８
が延ばされている。また、このコモンパターン８の各間
の領域には、櫛歯状の個別電極パターン９が入り込まさ
れている。この個別電極パターン９の基端部は、ドライ
バＩＣ３の一側近傍まで延ばされており、各個別電極パ
ターン９は、ドライバＩＣ３の出力パッドに対してワイ
ヤボンディングによって結線されている。さらに、共通
電極配線７からは、複数（本実施形態では４本）の電圧
測定用パターン１１がドライバＩＣ３の一側近傍まで延
ばされており、各電圧測定用パターン１１は、ドライバ
ＩＣ３のパッドに対してワイヤボンディングによって結
線されている。これら電圧測定用パターン１１は、発熱
抵抗体６の下側を通過しており、各電圧測定用パターン
１１と発熱抵抗体６との間には絶縁膜１２が介装されて
いる。これら４本の電圧測定用パターン１１は、等間隔
に配置されている。

【００２５】各ドライバＩＣ３は、これに入力される記
録画像データにしたがって、選択した個別電極パターン
９に電流を流す。そうすると、発熱抵抗体６において、
当該個別電極パターン９を挟んで両側に位置するコモン
パターン８間の領域に電流が流れ、この領域が発熱す
る。すなわち、発熱抵抗体６は、図３に詳示するよう
に、その下にもぐり込んでのびる櫛歯状のコモンパター
ン８によって、長手方向に微小領域毎に区画され、各区
画された領域が発熱素子２として機能する。

【００２６】以下、ドライバＩＣ３の構成について、さ
らに詳しく述べる。

【００２７】図４は、ドライバＩＣ３の回路ブロック図
であって、このドライバＩＣ３は、入力用のシフトレジ
スタ２１、４個の印字エネルギ制御回路２２ａ〜２２
ｄ、４個のシフトレジスタ２３ａ〜２３ｄ、ラッチ回路
２４、ドライバ回路部２５、およびシステムコントロー
ラ２６を備えている。

【００２８】入力用のシフトレジスタ２１は、サーマル
プリントヘッドの外部から、パッドＣＬＫを介してクロ
ック信号が供給されるとともに、パッドＤＩを介して記
録画像データがシリアルに供給され、たとえば９６ビッ
トの記録画像データを記憶する。印字エネルギ制御回路
２２ａ〜２２ｄは、発熱素子２への印加電圧に応じて、
発熱素子２への通電時間を制御することにより、発熱素
子２に供給される印字エネルギを電源電圧の変動に係わ
らず一定に維持するものであって、シフトレジスタ２１
からの記録画像データが「１」の場合に、発熱素子２へ
の印加電圧に応じた駆動データを出力する。シフトレジ
スタ２３ａ〜２３ｄは、印字エネルギ制御回路２２ａ〜
２２ｄからシリアルに出力された駆動データを記憶す
る。ラッチ回路２４は、システムコントローラ２６から
のラッチタイミング信号に基づいて、シフトレジスタ２
３ａ〜２３ｄからの駆動データをラッチし、９６ビット
の駆動データを駆動制御信号として出力する。ドライバ
回路部２５は、多数のＭＯＳ・ＦＥＴあるいはバイポー
ラトランジスタからなり、ラッチ回路２４からの駆動制
御信号に基づいて発熱素子２への通電を制御する。シス
テムコントローラ２６は、サーマルプリントヘッドの外
部からパッドＬＡＴを介して入力されるラッチ信号と、
サーマルプリントヘッドの外部からパッドＣＬＫを介し
て入力されるクロック信号とに基づいて、レベルタイミ
ング信号ＬＴａ〜ＬＴｆを生成して印字エネルギ制御回
路２２ａ〜２２ｄに供給するとともに、ラッチタイミン
グ信号を生成してラッチ回路２４に供給する。パッドＤ
Ｏ₁ 〜ＤＯ₉₆は、図３の個別電極パターン９にワイヤボ
ンディングを用いて接続されており、パッドＶＩ₁ 〜Ｖ
Ｉ ₄ は、図３の電圧測定用パターン１１にワイヤボンデ
ィングを用いて接続されている。

【００２９】図５は、印字エネルギ制御回路２２ａの回
路ブロック図であって、他の印字エネルギ制御回路２２
ｂ〜２２ｄも同様の構成である。この印字エネルギ制御
回路２２ａは、抵抗器Ｒ₁ 〜Ｒ₆ からなる電圧測定回路
３１と、通電時間制御回路３２とを備えている。

【００３０】電圧測定回路３１は、発熱素子２に印加さ
れる電圧を測定する。通電時間制御回路３２は、電圧測
定回路３１による測定結果に基づいて発熱素子２への通
電時間を制御する。この通電時間制御回路３２には、電
圧測定用パターン１１およびパッドＶＩ₁ を介して入力
された発熱素子２への印加電圧を抵抗器Ｒ₁ 〜Ｒ₆ によ
り分圧した電圧Ｖ₁ 〜Ｖ₅ が入力されるとともに、シス
テムコントローラ２６から６個のレベルタイミング信号
ＬＴａ〜ＬＴｆが入力される。これらレベルタイミング
信号ＬＴａ〜ＬＴｆは、図６に示すように、アクティブ
になるタイミングが順次ずれている。通電時間制御回路
３２は、電圧Ｖ₁ 〜Ｖ₅ と所定の基準電圧とをそれぞれ
比較して発熱素子２への印加電圧を判断し、その判断結
果とシフトレジスタ２１からの記録画像データとに基づ
いて駆動データを生成する。この駆動データは、各レベ
ルタイミング信号ＬＴａ〜ＬＴｆに同期して出力され、
記録画像データがアクティブのビットについては、発熱
素子２への印加電圧に応じてアクティブになる回数が異
なっており、このアクティブになる回数により発熱素子
２への通電時間が制御される。

【００３１】次に動作を説明する。いま、電源投入時の
初期状態で、各種レジスタなどの内容は全てクリアされ
ているものとする。パッドＣＬＫを介して入力されるク
ロック信号のタイミングに同期して、パッドＤＩを介し
て入力用のシフトレジスタ２１に記録画像データが順次
シリアルに入力されると、これらの記録画像データはシ
フトレジスタ２１からシリアルに出力され、パッドＤＯ
と基板１上の配線パターンとを介して次段のドライバＩ
Ｃ３のパッドＤＩにシリアルに入力される。すなわち、
サーマルプリントヘッドの外部から初段のドライバＩＣ
３にシリアルに入力される記録画像データは、順次次段
のドライバＩＣ３に送られ、１ライン分の記録画像デー
タの先頭ビットが最終段のドライバＩＣ３の最終ビット
に至った時点で、記録画像データの記憶が開始される。
このようにして、１ライン分１７２８ビットの記録画像
データが、９６ビットずつ１８個のドライバＩＣ３に格
納される。なお、これら１７２８ビットの記録画像デー
タは、１ビットが１つの画素すなわち発熱素子２に対応
しており、１個のドライバＩＣ３により９６個の発熱素
子２の制御が実行される。したがって、１８個のドライ
バＩＣ３により１７２８個の発熱素子２が制御され、こ
の１７２８個の発熱素子２により１ライン分が同時に印
字されることになる。

【００３２】各印字エネルギ制御回路２２ａ〜２２ｄの
通電時間制御回路３２は、電圧測定回路３１からの電圧
Ｖ₁ 〜Ｖ₅ と所定の基準電圧とをそれぞれ比較して、発
熱素子２への通電時間を図７に示すように決定する。図
７において、○は電圧Ｖ₁ 〜Ｖ₅ が基準電圧以上である
ことを表し、×は電圧Ｖ₁ 〜Ｖ₅ が基準電圧よりも低い
ことを表している。また、通電時間の数字は、正規化さ
れたものであり、この数字と通電時間とが正比例するこ
とになる。

【００３３】電圧測定回路３１に抵抗器Ｒ₁ を設けたの
は、通電時間制御回路３２に入力される電圧を制限して
論理回路で扱うのに適した電圧にするためである。たと
えば、抵抗器Ｒ₂ 〜Ｒ₆ の抵抗値の合計と抵抗器Ｒ₁ の
抵抗値とが等しいとすると、パッドＶＩ₁ 〜ＶＩ₄ に入
力される電圧が８．５ボルトの場合、電圧Ｖ₁ は４．２
５ボルトになる。そして、パッドＶＩ₁ 〜ＶＩ₄ に入力
される電圧がたとえば８．５ボルトから４．５ボルトの
範囲で変動するものとすると、抵抗器Ｒ₂ 〜Ｒ ₆ の各抵
抗値および基準電圧を適切に設定することにより、発熱
素子２への通電時間を印加電圧に応じて６段階に分けて
印字エネルギをほぼ一定に維持することができる。

【００３４】さらに各印字エネルギ制御回路２２ａ〜２
２ｄの通電時間制御回路３２は、システムコントローラ
２６から各レベルタイミング信号ＬＴａ〜ＬＴｆが入力
される毎に、正規化された通電時間とシフトレジスタ２
１からの記録画像データとに応じて、１ビット分の駆動
データをシフトレジスタ２３ａ〜２３ｄに出力するとい
う処理を、２４回繰り返すことにより、２４ビットの処
理を行う。結局、６個のレベルタイミング信号ＬＴａ〜
ＬＴｆが入力されている間に、各印字エネルギ制御回路
２２ａ〜２２ｄは、２４ビットの駆動データを６回出力
することになる。

【００３５】ここで、駆動データについて詳述する。駆
動データは、６個のレベルタイミング信号ＬＴａ〜ＬＴ
ｆのうちのいずれの１個が入力されている間にも、通電
時間制御回路３２により２４ビット出力され、シフトレ
ジスタ２３ａ〜２３ｄにシリアルに入力される。そし
て、駆動データのビットが「１」であるということは、
そのビットに対応する発熱素子２に通電され、印字され
るということである。また、１ラインの印字に駆動デー
タが６回出力されるのは、通電時間を６段階に調節する
ためである。すなわち、図７の通電時間が６に該当する
発熱素子２の場合、それに対応する駆動データのビット
が図８に示すように６回とも「１」になり、駆動データ
の６周期の期間、ラッチ回路２４から出力される駆動制
御信号が図９に示すようにアクティブになるので、発熱
素子２の通電時間が長くなり、印加電圧が低くてもほぼ
所定の印加エネルギを付与されるのである。また、図７
の通電時間が１に該当する発熱素子２の場合、それに対
応する駆動データのビットが図８に示すように１回だけ
「１」になり、駆動データの１周期の期間、ラッチ回路
２４から出力される駆動制御信号が図９に示すようにア
クティブになるので、発熱素子２の通電時間が短くな
り、印加電圧が高くてもほぼ所定の印加エネルギを付与
されるのである。すなわち、駆動データの各ビットは、
記録画像データが「１」である場合に、発熱素子２への
印加電圧に応じてアクティブすなわち「１」になる回数
が決定される。なお、１個のドライバＩＣ３について４
個の印字エネルギ制御回路２２ａ〜２２ｄが設けられて
いるので、２４個の発熱素子２毎に印加電圧が測定され
て通電時間の制御が行われる。

【００３６】印字エネルギ制御回路２２ａ〜２２ｄの通
電時間制御回路３２からシリアルに出力される駆動デー
タは、シフトレジスタ２３ａ〜２３ｄに順次記憶され、
各シフトレジスタ２３ａ〜２３ｄに２４ビットの駆動デ
ータが記憶されると、システムコントローラ２６からラ
ッチ回路２４に入力されるラッチタイミング信号に基づ
いて、ラッチ回路２４により９６ビットの駆動データが
ラッチされる。ラッチタイミング信号の周期は、レベル
タイミング信号ＬＴａ〜ＬＴｆの周期と同じである。そ
して、ラッチ回路２４にラッチされた９６ビットの駆動
データは、駆動制御信号としてドライバ回路部２５に出
力される。すなわち駆動制御信号は、図９に示すよう
に、発熱素子２への印加電圧に応じて、具体的には駆動
データのアクティブになる回数に応じて、オン期間が決
定される。この駆動制御信号がオンの期間は、ドライバ
回路部２５により発熱素子２が駆動制御され、駆動制御
信号に応じた印字がなされる。具体的には、電源の陽極
から共通電極配線７、コモンパターン８、発熱抵抗体
６、個別電極パターン９、およびドライバ回路部２５の
スイッチング素子などを介して電源の陰極に至る閉ルー
プが形成され、発熱抵抗体６により構成される発熱素子
２に通電される。すなわち、１８個のドライバＩＣ３の
各ドライバ回路部２５から合計１７２８ビットの駆動制
御信号が出力され、１ライン分１７２８個の発熱素子２
による印字が同時に実行される。この動作は上述のよう
に１ラインの印字について駆動データの出力が６回繰り
返されることにより実現され、１ラインの印字が終了す
ると、サーマルプリントヘッドと記録用紙との相対位置
が副走査方向に所定距離変化させられ、次のラインが上
述の説明と同様に処理される。

【００３７】このように、２４個のコモンパターン８毎
に１個の電圧測定用パターン１１を共通電極配線７から
導出させることにより、２４個の発熱素子２毎に印加電
圧を測定して、その測定結果に応じて発熱素子２への通
電時間を制御するので、電源から各発熱素子２までの電
流経路の抵抗値の差異に係わらず、発熱素子２に印加さ
れる電圧をほぼ正確に測定できることから、電源電圧の
変動に係わらず発熱素子２への印加エネルギをほぼ一定
に維持できる。また、電源とドライバＩＣ３との間の電
流経路の抵抗値が何らかの原因で変化した場合であって
も、発熱素子２への印加エネルギをほぼ一定に維持でき
る。さらには、ドライバＩＣ３に電圧測定回路３１およ
び通電時間制御回路３２を組み込んだので、サーマルプ
リントヘッドの外部に電池電圧測定回路や通電時間制御
回路を設ける必要がなく、サーマルプリントヘッドの使
用が容易になる。

【００３８】もちろん、各ドライバＩＣ３における印字
エネルギ制御回路２２ａ〜２２ｄの設置数は任意であ
り、各ドライバＩＣ３に１個の印字エネルギ制御回路を
設けてもよいし、１個の発熱素子２毎に１個の印字エネ
ルギ制御回路を設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る素子駆動用集積回路を備えたサ
ーマルプリントヘッドの概略平面図である。

【図２】図１に示すサーマルプリントヘッドに備えられ
た基板の長手方向両端部の要部拡大平面図である。

【図３】図１に示すサーマルプリントヘッドに備えられ
た発熱抵抗体の一部の拡大平面図である。

【図４】図１に示すサーマルプリントヘッドに備えられ
たドライバＩＣの回路ブロック図である。

【図５】図４に示すドライバＩＣに備えられた印字エネ
ルギ制御回路の回路ブロック図である。

【図６】レベルタイミング信号の説明図である。

【図７】発熱素子への印加電圧と通電時間との関係の説
明図である。

【図８】駆動データの説明図である。

【図９】駆動制御信号の説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 発熱素子 ３ ドライバＩＣ ６ 発熱抵抗体 ７ 共通電極配線 ８ コモンパターン ９ 個別電極パターン １１ 電圧測定用パターン １２ 絶縁膜 ２１ シフトレジスタ ２２ａ〜２２ｄ 印字エネルギ制御回路 ２３ａ〜２３ｄ シフトレジスタ ２４ ラッチ回路 ２５ ドライバ回路 ２６ システムコントローラ ３１ 電圧測定回路 ３２ 通電時間制御回路 Ｒ₁ 〜Ｒ₆ 抵抗器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の素子に各々対応して設けられ、駆
   動データに従って前記素子に選択的に通電するための複
   数のスイッチ回路を備えた素子駆動用集積回路であっ
   て、 前記素子に印加される電圧を測定する電圧測定回路と、 前記電圧測定回路による測定結果に基づいて前記素子へ
   の通電時間を制御する通電時間制御回路とを備えたこと
   を特徴とする、素子駆動用集積回路。
2. 【請求項２】 前記電圧測定回路は、複数個設けられて
   おり、それぞれ所定個数の前記素子に印加される電圧を
   測定する、請求項１に記載の素子駆動用集積回路。
3. 【請求項３】 前記電圧測定回路は、複数個直列に接続
   された抵抗器と、これら抵抗器同士の各接続点の電位と
   基準電位とをそれぞれ比較していずれが大きいかを判別
   する比較回路とにより構成されている、請求項１または
   請求項２に記載の素子駆動用集積回路。