JPH11277783A

JPH11277783A - サーマルプリンタ

Info

Publication number: JPH11277783A
Application number: JP8652498A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Senoo; 嘉紀妹尾; Satoshi Kuwabara; 聡史桑原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、同時通電ドット数の変化があっ
ても濃度ムラの発生を防止するサーマルプリンタを提供
することを目的とする。【解決手段】この発明のサーマルプリンタは、発熱に
より記録を行う複数の発熱抵抗素子を有するサーマルヘ
ッド（１）と、印字データに基づいて各パルス毎に同時
に通電する発熱抵抗素子数を検出する手段及び前記検出
手段で検出された同時通電発熱素子抵抗数に応じて前記
個々の発熱抵抗素子に与える通電時間パルス数を変化さ
せる手段（印字データ制御部３）と、各発熱抵抗素子の
通電時間を制御するストローブ信号を制御する通電時間
制御部４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】この発明は、サーマルヘッド
と印字媒体とを移動させつつ、このサーマルヘッドによ
り印字媒体上に文字等のキャラクタを印字するサーマル
プリンタに関し、その印字パターン内容の変化及びサー
マルヘッドの構造に起因する濃度変動に対して安定に印
字を行うサーマルプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からプリンタなどに設けられている
サーマルヘッドは、多数の発熱抵抗素子を備え、印写用
データに基づいて各発熱抵抗素子に選択的にデータが供
給される。印写データは、文書、バーコード、画像或い
は図形に関するディジタル情報として記憶されている。
印写時には、サーマルヘッドの各発熱抵抗素子には、記
憶されたディジタル情報に応じて、駆動回路を介して電
源から電力が供給され、発熱する。

【０００３】それぞれの発熱抵抗素子で発生される熱量
は数多くの要因から決定され、その要因には対象となる
発熱抵抗素子の熱状態及び対象とする発熱抵抗素子の周
りの熱状態が含まれている。

【０００４】図１１は、シリアル型サーマルプリンタに
良く用いられるサーマルヘッドを示す外観平面図、図１
２はサーマルヘッドの発熱抵抗素子付近の等価回路図で
ある。

【０００５】サーマルヘッド１は、２４０個の発熱抵抗
素子１１…がアルミナ基板等のセラミック基板１０上に
図示しないグレーズ層を介して所定の間隔をおいて形成
されている。各発熱抵抗素子１１…の一端側には金属膜
からなる共通電極１３が接続され、共通電極１３はフレ
キシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）により電力供給部
に接続される。各発熱抵抗素子１１…の他端側の各々に
は、金属膜からなる個別電極１４が接続され、この個別
電極１４はドライバＩＣ１５を含む発熱抵抗素子駆動回
路に接続されている。

【０００６】図１２の等価回路図において、Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３、・・・Ｒ２３９、Ｒ２４０が印写用の発熱抵
抗素子１１である。そして、個々の発熱抵抗素子１１…
に対応してスイッチングトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、
ＳＷ３、・・・ＳＷ２３９、ＳＷ２４０が接続されてい
る。このスイッチングトランジスタＳＷ１…のベースに
制御信号が与えられ、発熱抵抗素子１１…への通電制御
がなされる。

【０００７】また、Ｒａ、Ｒｂは、外部コモン抵抗、Ｒ
ｃａ、ＲｃｂはＦＦＣなどのヘッド内外部コモン抵抗、
Ｒｃ１、Ｒｃ２、・・・Ｒｃ２３９はヘッド内コモン抵
抗であり、これら全てを合わせたものがコモン抵抗とな
る。発熱抵抗素子１１…に通電すると、これらコモン抵
抗に起因する電圧降下（コモンドロップ）等の影響が発
生する。

【０００８】従来、コモン抵抗の影響やその他要因によ
る濃度ムラを小さくするために、コモン抵抗値を小さく
したり、或いは発熱抵抗素子１１…の抵抗値を大きくす
る方法がある。しかしながら、コモン抵抗値を小さくす
るには、共通電極１３の断面積を大きくする必要があ
り、そのためにサーマルヘッド先端と発熱抵抗素子１１
…との間に距離ができ、紙と発熱抵抗素子１１…との接
点の確保が難しくなる。また、発熱抵抗素子１１…の抵
抗値を大きくすると電源を大きくする必要があるのなど
の問題があった。

【０００９】ところで、前述したコモン抵抗の影響は、
画像への影響により２種類に分けられる。

【００１０】ひとつは、ヘッド内コモン抵抗および同時
通電される発熱抵抗素子の数（以下、同時通電ドット
（ｄｏｔ）数という。）による発熱抵抗素子の並び方向
に生じる濃度バラツキであり、さらにこれらにその他の
要因が重なって濃度バラツキが生じる。もう一つは、外
部コモン抵抗およびヘッド内外部コモン抵抗によって生
じる同時通電ドット数による発熱抵抗素子の並び方向全
体の濃度の上下変化である。

【００１１】まず、前者について考える。図３はヘッド
内コモン抵抗を考慮した各発熱体の電力分布である。図
４は図３の電力比の逆数から求めたヘッド補正値であ
る。

【００１２】図４から求めたヘッド補正値を各発熱抵抗
素子の画像パルス数に掛けることによって、概ね発熱抵
抗素子の並び方向の濃度バラツキは改善させる。図４の
ようなヘッド補正値は、印字ベタ画像からミクロ濃度計
などによっても作ることができ、コモン抵抗以外の要因
による濃度バラツキを含む補正値を作ることができる。

【００１３】さらに、実験により確認したところ、図５
に示すように、ヘッド補正値をサーマルヘッドの両端数
ドットの発熱抵抗素子について高めに設定すると、図６
（ａ）に示すように、さらに発熱抵抗素子の並び方向の
濃度バラツキは改善される。

【００１４】しかしながら、これらヘッド補正値は全ド
ットベタに対応した値である。このため、図６の（ｂ）
〜（ｄ）に示すように、ドットベタの幅、即ち、発熱す
る発熱抵抗素子の数が変化すると、ヘッド補正値による
発熱抵抗素子の並び方向の濃度バラツキが生じるという
難点がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、コモ
ン抵抗やその他要因によって発熱抵抗素子並び方向に濃
度ムラが生じる。さらに、コモン抵抗による電圧ドロッ
プは、通電パルス時に同時に通電する発熱抵抗素子の数
によって、その程度が変化し、濃度ムラの程度が変化す
る。

【００１６】特に、シリアル型サーマルプリンタにおい
ては行を境に生じる濃度差、いわゆるバンディングがよ
り顕著になる原因ともなる。

【００１７】この発明は、上述した従来の問題点を解決
するためになされたものにして、同時通電ドット数の変
化があっても濃度ムラの発生を防止するサーマルプリン
タを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明のサーマルプリ
ンタは、発熱により記録を行う複数の発熱抵抗素子を有
するサーマルヘッドと、印字データに基づいて各パルス
毎に同時に通電する発熱抵抗素子数を検出する手段と、
前記検出手段で検出された同時通電発熱抵抗素子数に応
じて前記個々の発熱抵抗素子に与える通電時間パルス数
を変化させる手段と、各発熱抵抗素子の通電時間を制御
するストローブ信号を制御する通電時間制御手段と、を
備えたことを特徴とする。

【００１９】また、コモン抵抗やその他の要因による濃
度分布に応じて個々の発熱抵抗素子に与える通電時間パ
ルス数を変化させるとよい。

【００２０】更に、各発熱抵抗素子の通電時間の合計が
標準パルス幅での通電時間の合計と一致するか否か判断
し、標準パルス幅での通電時間と同じになるように各発
熱抵抗素子に通電パルスを与えるようにすればよい。

【００２１】また、この発明は、通電毎に同時に通電さ
れる発熱抵抗素子数を算出し、算出した数に応じてスト
ローブ信号の通電時間を変化させるように構成すればよ
い。

【００２２】前記発熱抵抗素子の通電のオン、オフをヘ
ッド端部において中央部よりオンを多めに設定すればよ
い。

【００２３】上記した構成によれば、同時通電発熱抵抗
素子数（同時通電ドット数）を算出して、それに応じて
補正値を変化させ、通電時間パルス数を変化させるの
で、同時通電発熱抵抗素子の数に関わらず、濃度ムラを
無くすことができる。

【００２４】このように、この発明によれば、発熱抵抗
素子並び方向の濃度ムラおよび、同時通電ドット数によ
る濃度ムラの変化が改善される。

【００２５】

【発明の実施の形態】

【００２６】以下、この発明の実施の形態につき図面を
参照して説明する。図１は、この発明のシリアル型サー
マルヘッドを備えたサーマルプリンタの駆動回路を示し
たブロック図である。

【００２７】前述したように、サーマルヘッド１は、２
４０個の発熱抵抗素子１１…がアルミナ基板等のセラミ
ック基板上に図示しないグレーズ層を介して所定の間隔
をおいて形成されている。各発熱抵抗素子１１…の一端
側に金属膜からなる共通電極が接続され、共通電極はフ
レキシブルフラットケーブルにより電力供給部に接続さ
れる。各発熱抵抗素子１１…の他端側の各々には、金属
膜からなる個別電極が接続され、この個別電極はドライ
バＩＣを含むのヘッド駆動部２に接続されている。

【００２８】ヘッド駆動部２は、シフトレジスタ部２ａ
と、ラッチ部２ｂと、ドライバ部２ｃとを備えて成る。
シフトレジスタ部２ａは、クロック（ＣＬＫ）に従って
後述する印字データ制御部３から出力されてくる印写デ
ータを順次入力して保持する。ラッチ部２ｂは、ラッチ
信号が与えられたときに前記シフトレジスタ部２ａが出
力している値を保持する。ドライバ部２ｃは、一方の端
子にストローブ信号（ＳＴＢ）を入力し、他方の端子に
前記ラッチ部２ｂの各々の出力を入力する２入力アンド
回路を発熱抵抗素子１１…の個数分備えて成り、前記ス
トローブ信号に基づいて、サーマルヘッド１の各発熱抵
抗素子１１…に対する通電時間を制御する。

【００２９】第１データ保持部３ａは、前記シリアル型
サーマルヘッド１の上端側から下端側までの印写濃度が
略等しくなるように、図５の補正値に基づく各発熱抵抗
素子１１…へのエネルギー供給量を補正するための基本
補正値データを保持している。この基本補正値データは
サーマルプリンタに組み込むサーマルヘッドの特性検査
等において、この印写部分を反射濃度計でスキャンする
ことにより、縦方向（ヘッド幅方向）の濃度を計測し、
この濃度に基づいて得ることができる。しかしながら、
これらヘッド補正値は全ドットベタに対応した値である
ので、ドットベタの幅、即ち、発熱する発熱抵抗素子の
ドット数が変化すると、ヘッド補正値による発熱抵抗素
子の並び方向の濃度バラツキが生じる。そこで、この発
明では、第２データ保持部３ｂに同時通電するドット数
に対応した補正値を格納している。

【００３０】この第２データ保持部３ｂは、図７に示す
グラフに従って算出した同時通電するドット数に対応し
た補正値が格納されている。

【００３１】印写データ制御部３は、画像データを入力
するとともに、第１データ保持部１からのヘッド補正値
と、第２データ保持部２からの同時通電するドット数に
よる補正率とを入力する。そして、これら両情報に基づ
いて、画像データを補正して印写データ（ＳＤＡＴＡ）
を生成し、この印写データをヘッド駆動部２のシフトレ
ジスタ部２ａに与えるようになっている。

【００３２】また、ドライバー部２ｃの一方の端子に
は、通電時間制御部４により決定されたパルス幅に基づ
くストローブ信号（ＳＴＢ）が与えられる。通電時間制
御部４は基準ストローブ信号を図９に示すマスク比によ
りそのストローブパルス幅を決定し、各発熱抵抗素子１
１に与える通電時間を制御する。

【００３３】上記の構成において、例えば、サーマルヘ
ッド１の全ての発熱素子１１に通電がなされる場合、前
記印写データとして、全てが例えば“１”とされたデー
タ“１１１……１１１”が前記シフトレジスタ部２ａに
格納される。そして、例えば、２５６階調の印写が行え
るとすると、１周期通電許容時間中に、前記印写データ
がシフトレジスタ部２ａに２５６回入力されることにな
るが、基本補正値のみの補正であると、同時に通電する
ドット数の変化により発熱抵抗素子の並び方向の濃度バ
ラツキが生じる。そこで、印写データ制御部３で以下の
ような制御を行って、通電パルス数の補正を施す。即
ち、印写データ制御部３では、与えられる画像データか
ら画像パルスにおける各パルスにおける同時通電ドット
数を算出して、それに応じて第２データ保持部３ｂの補
正率を用いてヘッド補正値を変化させ、このヘッド補正
値の積算を画像パルスとしてシフトレジスタ部２ａに与
える。図２はその動作を示すフローチャートであり、図
７はこの実施の形態で用いたヘッド補正の補正率であ
る。

【００３４】図２に従い、この発明による補正動作を説
明する。

【００３５】まず、階調に応じたパルスを決定するため
に、ステップＳ１において、パルス数積算回数ｉを０に
セットし、発熱抵抗素子の位置、即ち発熱抵抗素子Ｎ
ｏ．に応じたヘッド補正値（Ｈ）を第１データ保持部３
ａより読み出してセットし、ステップＳ２に進む。ステ
ップＳ２においては、発熱抵抗素子に与えられる画像デ
ータのデータ階調パルス（Ｎ）を読み出し、ステップＳ
３に進む。ステップＳ３においては、パルス数積算回数
（ｉ）とデータ階調パルス（Ｎ）とを比較し、パルス数
積算回数（ｉ）が小さい場合にはステップＳ４に進み、
パルス数積算回数（ｉ）がデータ階調パルス（Ｎ）以上
になると、ステップＳ８に進み、補正したパルス数を決
定してパルス数決定動作が終了する。

【００３６】パルス数積算回数（ｉ）がデータ階調パル
ス（Ｎ）小さい場合には、ステップＳ４に進み、ステッ
プＳ４において、同時に通電されるドット数を計測し、
ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、図７に基
づき第２データ保持部２ｂに格納された同時通電ドット
数に対する補正率を読み出し、その補正率をｋとし、ス
テップＳ６に進む。

【００３７】ステップＳ６においては、コモンドロップ
補正値を次の式に従い積算する。Ｍ＝Ｍ＋（１＋（Ｈ−１）＊ｋ）

【００３８】続いて、ステップＳ７において、ｉ＝ｉ＋
１の演算が行われ、ステップＳ３に戻り、前述した動作
を繰り返す。ステップＳ３において、積算数（ｉ）がデ
ータ階調パルス（Ｎ）以上になるとステップＳ８に進
み、ステップＳ６にて積算したＭに基づいて補正パルス
を決定する。積算した値に従いパルス数を決定するとこ
の動作が終了する。このパルス数の決定は、積算した値
の整数部分をパルス数として、端数を次の列に繰り越し
ように処理したり、積算した値を四捨五入して、その値
をパルス数とし、その差を次の列に加算または減算によ
り繰り越すように制御する。

【００３９】上記したこの発明の動作を以下に簡単な例
で説明する。今、発熱抵抗素子６個からなるサーマルヘ
ッドプリンタがあり、そのヘッド補正値は表２の基本補
正値（Ｈ）、同時通電ドット数による補正率（ｋ）は表
１に示したものとする。

【００４０】今、画像データとして各発熱抵抗素子に表
２の階調データが与えられたとすると、各パルスにおけ
る同時通電ドット数は表２の下部のようになる。これに
対応して表１から各パルス時にパルス幅を計算する。

【００４１】例として、発熱抵抗素子３の場合につき説
明する。１パルス目は、同時通電ドット数が６個なので
補正率ｋは表１より、１．０が得られる。補正値は、１
＋（１．４−１）×１．０＝１．４となる。２パルス目
は、同時通電ドット数が５個なので補正率ｋは表１よ
り、０．９が得られる。補正値は、１＋（１．４−１）
×０．９＝１．３６となる。３パルス目は、同時通電ド
ット数が４個なので補正率ｋは表１より、０．８が得ら
れる。補正値は、１＋（１．４−１）×０．８＝１．３
２となる。４パルス目は、同時通電ドット数が３個なの
で補正率ｋは表１より、０．７が得られる。補正値は、
１＋（１．４−１）×０．７＝１．２８となる。５パル
ス目は、同時通電ドット数が２個なので補正率ｋは表１
より、０．６が得られる。補正値は、１＋（１．４−
１）×０．６＝１．２４となる。

【００４２】これらを積算した合計６．６０パルスの
中、整数６パルスがデータとなり、単数０．６０パルス
が次の列に繰り越される。または、四捨五入してあるい
は繰り上げて、７パルスをデータとして、端数−０．４
パルスを次の列に持ち越しても良い。

【００４３】他の発熱抵抗素子についても同様にする
と、表２のようになる。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】実際に図３のヘッド補正値と図７の補正率
を用いた結果、図８のように同時通電ドット数が変化し
ても、ある程度フラットな画像が得られた。図８は、各
発熱抵抗素子における微小濃度計を用いてその微小濃度
を測定したものである。

【００４７】上記したヘッド補正は全発熱抵抗素子のエ
ネルギー量（消費電力）を均一にするためフラットな画
像は得られるが、同時通電ドット数によってサーマルヘ
ッドの発熱抵抗素子の合計抵抗が変化し、外部コモン抵
抗およびヘッド内外部コモン抵抗の合計抵抗との電圧の
分圧が変化し、発熱抵抗素子に印加される電圧値が変化
する。これにより、図８に示すように、ヘッド端（図で
は右端）での画像濃度が変化する。

【００４８】これにより、同階調ベタでの急激な印字幅
の変化において、印字幅変化を境に画像濃度が変化した
り、シリアルプリンタではバンディング部が濃度変化の
境目として顕著になる。

【００４９】そこで、この発明では、同時通電ドット数
を算出して、同時通電ドット数に応じてパルス幅をマス
クし、発熱抵抗素子に印可されることによるエネルギー
量の変化をなくするように制御した。即ち、図９に示す
ように、同時通電ドット数に応じてマスク比を決定し、
このマスク比を用いて通電時間制御部４がストローブパ
ルス幅を変化させる。同時通電ドット数が少ないときに
は、ストローブパルス幅を短くし、発熱抵抗素子に与え
る通電時間を短くする。逆に同時通電ドット数が多くな
ると、ストローブパルス幅を長くし、発熱抵抗素子に与
える通電時間を長くする。このように、図９に示すマス
ク量でストローブパルス幅を制御すると、図１０に示す
ような微小濃度が得られた。

【００５０】図１０により、ベタ端部の濃度が同じにな
っていることがわかる。これによりバンディング部の濃
度差が解消され、画像品質が向上した。

【００５１】上記した実施の形態においては，シリアル
型サーマルプリンタについて説明したが、勿論、この発
明はラインヘッド型サーマルプリンタに適用できる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、発熱抵抗素子並び方向の濃度ムラおよび、同時通電
ドット数による濃度ムラの変化が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかるサーマルプリン
タの駆動回路を示すブロック図である。

【図２】この発明の動作を示すフローチャートである。

【図３】ヘッド内コモン抵抗を考慮した各発熱体の電力
分布を示す図である。

【図４】図３の電力比の逆数から求めたヘッド補正値を
示す図である

【図５】ヘッド補正値をサーマルヘッドの両端数ドット
の発熱抵抗素子について高めに設定したヘッド補正値を
示す図である。

【図６】図５に示したヘッド補正値を用いて記録した結
果を微小濃度計を用いて測定した微小濃度を示す図であ
る。

【図７】この実施の形態で用いた同時通電ドット数とヘ
ッド補正の補正率との関係を示す図である。

【図８】この発明のヘッド補正値を用いて記録した結果
を微小濃度計を用いて測定した微小濃度を示す図であ
る。

【図９】同時通電ドット数とマスク比との関係を示す図
である。

【図１０】この発明のヘッド補正値を用いて記録した結
果を微小濃度計を用いて測定した微小濃度を示す図であ
る。

【図１１】シリアル型サーマルプリンタに良く用いられ
るサーマルヘッドの外観を示す平面図である。

【図１２】サーマルヘッドの発熱抵抗素子付近の等価回
路図である。

【符号の説明】

１サーマルヘッド２ヘッド駆動部３印字データ制御部４通電時間制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱により記録を行う複数の発熱抵抗素
子を有するサーマルヘッドと、印字データに基づいて各
パルス毎に同時に通電する発熱抵抗素子数を検出する手
段と、前記検出手段で検出された同時通電発熱抵抗素子
数に応じて前記個々の発熱抵抗素子に与える通電時間パ
ルス数を変化させる手段と、各発熱抵抗素子の通電時間
を制御するストローブ信号を制御する通電時間制御手段
と、を備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】コモン抵抗やその他の要因による濃度分
布に応じて個々の発熱抵抗素子に与える通電時間パルス
数を変化させることを特徴とする請求項１に記載のサー
マルプリンタ。
【請求項３】各発熱抵抗素子の通電時間の合計が標準
パルス幅での通電時間の合計と一致するか否か判断し、
標準パルス幅での通電時間と同じになるように各発熱抵
抗素子に通電パルスを与えることを特徴とする請求項１
又は２に記載のサーマルプリンタ。
【請求項４】通電毎に同時に通電される発熱抵抗素子
数を算出し、算出した数に応じてストローブ信号の通電
時間を変化させることを特徴とする請求項１ないし３の
いずれかに記載のサーマルプリンタ。
【請求項５】前記発熱抵抗素子の通電のオン、オフを
ヘッド端部において中央部よりオンを多めに設定するこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のサ
ーマルプリンタ。