JPS6048339B2 - 感熱ヘッド駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 一ム、、、 置績、、は巾↓ムブ：舶セ 録装置の感熱ヘッド駆動装置に関する。

ファクシミリ等の記録方式として感熱ヘッドと感熱記録
紙を用いた感熱記録方式が広く使用される様になつてき
た。

この感熱記録方式は現像・定着が不要であるともに構造
が簡単で保守性、信頼性に優れ、また騒音が低いなど種
々の利点を有している。しかし、感熱ヘッドに使用され
る発熱素子の抵抗値は、製造ロッドの違い等により、感
熱ヘッド毎にばらつきを持つていることが多く、このば
らつきにより印字濃度にむらが生じるという欠点があつ
た。従来ではこの印字濃度のむらを防止するために、一
個一個の感熱ヘッドそれぞれに対して各々の感熱ヘツド
ヘの入力パワーが同一となる様に上記抵抗値のばらつき
を考慮して感熱ヘッド毎に定格印加電圧を決めていた。
従つて、感熱ヘッド毎に定格印加電圧が異なるため、こ
の感熱ヘッドを組込んで感熱記録装置を設計・製造する
場合、定格印加電圧のばらつきは大きな問題となる。具
体的に言えば、感熱ヘッドの定格印加電・圧を供給する
電源は定格印加電圧のばらつきを考慮してフレキシビリ
テイを持たせる必要がある。この様に電源にフレキシビ
リテイを持たせることは、その分だけ電源は大型となり
、重量も重くなり、装置の小型化、軽量化に大きな障害
となるとともに経済性においても好ましいものではなか
つた。この発明は上記点に鑑みてなされたもので、感熱
ヘッド毎の抵抗値のばらつきによる印字濃度むらを、感
熱ヘッド毎の感圧素子の平均抵抗値を測定して電圧印加
時間を制御することによつて防止 ，するようにし、し
かも周囲温度に応じて上記電圧印加時間を制御すること
により、高品質の記録を行ない得る感熱ヘッド駆動装置
を提供することを目的とする。

以下この発明の原理につき詳細に説明する。

まずこの発明の概要を説明する。感熱ヘッドの発熱素子
の最高温度を表わす式として、近似的に次式がある。θ
Ｒ＝ｋ −ーＰｉｎ−ｖ／〒 ・・・・・・（１）但し
、θＲ：発熱素子の最高温度、Ｋ：定数、Ｐｉｎ：投入
パワー、Ｔ：印加時間である。

上記（１）式をＰｉｎ＝Ｖ゜／Ｒ（Ｒ：発熱素子の抵抗
値、Ｖ：発熱素子への正味の印加電圧）て置換すると、
Ｖ２θＲ＝ｋ −ｒ −ＶＴ・・・・・・（２）となる
。

感熱記録紙の記録濃度は感熱ヘッドの発熱素子の最高温
度θＲと相関関係にあり、各感熱ヘッドのθＲが同一で
あれば、それらのヘッドによる記録濃度もほぼ一定であ
ると言える。従つて、感熱ヘッド毎の抵抗値Ｒのばらつ
きによる記；録濃度のむらを、上記（２）式において、
Ｖを一定にして印加時間Ｔて補正することにより防止で
きる。すなわち、θＲを一定とすれば良い。さらに具体
的に言えば、上記（２）式より明らかな様に各感熱ヘッ
ドの，！’Ｔ／Ｒが一定であれば、各感熱へノードのθ
Ｒが一定となるので、Ｔ＝Ｋ−Ｒ゜（Ｋ ・定数） ・
・・・・・（３） ：の関係てＲのばらつきを印加時間
Ｔで補正すれば良い。

下表はこの関係を使つて、３つの感熱ヘッド（感熱ヘッ
ド１、感熱ヘッド２、感熱ヘッド１ ι３）の印加電圧
を一定として、印加時間をその抵１抗値Ｒに応じて決め
ている例を示すものである。 ア上記表において、抵抗
値Ｒ２ＯＯ〔Ω〕，２１４〔Ω〕，２３０〔Ω〕は各感
熱ヘッド１，２，３毎の平均抵抗値であり、このような
ばらつきのある抵抗値に対して１５Ｖ−定の印加電圧を
、感熱ヘッド１には３．０〔Ｍｓｅｃ〕印加し、感熱ヘ
ッド２には３．４〔Ｍｓｅｃ〕印加し、感熱ヘッド３に
は３．９〔Ｍｓｅｃ〕印加すれば発熱温度θＲは３つの
感熱ヘッドとも等しくなることを示している。この様に
すればどの感熱ヘッドも印加電圧が一定なので、電源は
その一定電圧のみを供給すれは良く、フレキシビリテイ
を持たせる必要がなくなる。

さて、このように印加時間を感熱ヘッド毎に可変設定す
るための手段についてであるが、これは、感熱ヘッドの
各発熱素子を選択的に駆動制御するための信号（後述す
るグループ信号およびビット信号）の供給時間を使用す
る感熱ヘッド毎に可変設定することにより達成できる。

この場合、駆動制御信号自体を可変制御できるようにし
てもよいし、駆動制御信号は最長時間に適合できるよう
に固定的なものとした上でこれを別途印加時間制御信号
で通過制御せしめ、この印加時間制御信号を感熱ヘッド
毎に設定し得るようにしてもよい。いずれにしても、使
用する感熱ヘッドの発熱素子の抵抗値を知り、上記（３
）式の関係を満たすべく印加時間を可変設定するという
調整は必要である。第１図は、印加時間制御信号を可変
設定する形式の具体的実施例を示す図であり、さらにこ
の例では、一旦調整した後は感熱ヘッドを交換しても無
調整で一定の発熱温度が保証されるように構成されてい
る。

同図において、１０は感熱ヘッド、２０は駆動部、３０
は印加時間制御部である。感熱ヘッドは例えば７６８個
の発熱素子が一列に並べられたもので、通常各グループ
がＮ個の発熱素子からなるようにＭグループに分けられ
ている。なお、第１図においては、簡便のため、発熱素
子数１２、グループ数Ｍ＝３、したがつて各グループの
発熱素子数Ｎ＝４の場合を示している。駆動部２０は、
グループ信号およびビット信号にしたがつて、発熱素子
に電力を供給するもので、ＰＮＰ形トランジスタ群ＴＧ
Ｉ，ＴＧ２，ＴＧＭおよびＮＰＮ形トランジスタ群ＴＢ
，，ＴＹ３２，ＴＢ，，ＴＢＮ等より構成される。ＴＧ
Ｉ，ＴＧ２，ＴＧＭはそのエミッタが共通に電源（＋Ｖ
。）に接続され、各コレクタが感熱ヘッドの各グループ
内の発熱素子の一端に共通に接続される。そして対応す
るグループ信号Ｇ，，Ｇ。，ＧＭがそれぞれインバータ
Ｉ，，ｌ２，ＩＭを介してベースに与えられると導通す
る。ＴＢ，，Ｔ均，ＴＢ３，ＴＢＮは、そのエミッタが
共に接地され、各コレクタが、グループ相互に対応する
発熱素子の他端に順にグイオードＤを介して共通接続さ
れる。そして、対応するビット信号Ｂ，，Ｂ．，Ｂ，，
ＢＮがそれぞれアンドゲートＡ，，ん，ＡＧ，ＡＮを介
してベースに与えられると導通する。例えばグループ信
号ＧＭ＝’゛１’’およびビット信号ＢＮ＝゛゛１’’
が与えられると、トランジスタＴＧＭおよびＴＢＮが導
通してＭ（３）グループ目のＮ（４）番目の発熱素子Ｒ
ＭＮに電流が流れて発熱する。制御部３０は、発熱素子
に対する電流印加時間を所望の定格を満たすべく制御す
るものである。

前述の如く、感熱ヘッド毎の発熱素子の抵抗値には大き
なばらつきがあるが、１個の感熱ヘッド内の各発熱素子
の抵抗値にはさほどばらつきはなく、また最大値、最小
値の差も極めて小さい。したがつて、感熱ヘッド１０内
の任意の１個の発熱素子例えはＲ，，を選択してその抵
抗値Ｒを検出し、これに基いて印加時間を決定すること
ができる。発熱素子Ｒ，ｌに接続されたダイオードＤと
トランジスタＴＢＩのコレクタとの間に介挿接続された
抵抗３３は、発熱素子Ｒ，，の抵抗値Ｒを間接的に検出
するためのものであつて、その抵抗値ｒｌはＲに比し十
分に小さいものとする。発熱素子Ｒ，，は電流Ｉ＝ （
ＶＯ−ＶＤ）／ （Ｒ＋ｒ１）（ＶＤ：ダイオードＤの
順方向電圧）が流れたとき、ＶＯ−ＶＤ＝ＶとおけはＲ
＞Ｒ，であり、したがつてＩ＝Ｖ／Ｒとみなせるので、
抵抗３３による電圧降下は（Ｖ／Ｒ） ・Ｒ，となり、
１／Ｒに比例する。抵抗 フ３３の両端は差動増幅器３
４の２つの入力端にそれぞれ抵抗を介して図示極性で接
続される。したがつてこの差動増幅器３４の出力端には
、その増幅度に依るが−１／Ｒに比例した電圧が現れる
。この出力端は、掛算器３５の２入力端に分岐して接続
され、この掛算器３５の出力端は割算器３６の除数人力
端に接続される。割算器３６の被除数人力端には基準信
号として、例えば１が入力される。掛算器３５は、２入
力端にそれぞれ電圧Ｘ，Ｙが供給されると−Ｘ−Ｙを出
力し、また割算器３６は２入力端にそれぞれ電圧Ｚ，Ｘ
が供給されると−Ｚ／Ｘを出力するものである。したが
つてこの場合掛算器３５からは−１／Ｒ゜に比例した電
圧が得られ、割算器３６からはＲ’に比例した電圧が得
られ、こうして発熱素子の抵抗値Ｒの２乗に比例した電
圧信号が形成される。この信号を時間的な信号に変換す
れは、上記（３）式を満足する印加時間制御信号が得ら
れることになるが、この変換をこの実施例ではデジタル
的に行う。プリセット信号ＰＳ）プリントスタート信号
ＳＴ）クロックパルスＣＰはこの変換制御のために用い
られる信号で、ＰＳは実際の記録に先だつて所定時間だ
け供給され、ＳＴは上記グループ信号およびビット信号
の立上がり時点に供給され、ＣＰは常時供給される。そ
して上記割算器３６で得られたＲ”に比例するアナログ
信号はアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３７
のアナログ入力端に供給される。このＡ／Ｄ変換器３７
は入力されたアナログ信号を、プリセット信号ＰＳがＡ
／Ｄスタート信号として与えられた時点でデジタル信号
に変換し、デジタル出力端から出力するもので、以後新
たにＡ／Ｄスタート信号が与えられるまでその出力状態
を保持する。このデジタル信号はタウ１ンカウンタ３８
のロードデータ入力端に並列入力される。カウンタ３８
は、プリントスタート信号ＳＴがロード命令信号として
与えられた時点でロードデータを取込むとともに、この
ロードデータにしたがつた初期値からクロックパルスＣ
Ｐによ，つてダウンカウントし、０になつたとき出力端
からキヤリアウト信号を出力する。フリップフロップ３
９は、プリントスタート信号ＳＴによつてカウンタ３８
が動作を開始した時点で、このＳＴをセット入力として
セットされ、カウンタ３８から；のキヤリアウト信号を
リセット入力としてリセットされるものである。したが
つてこのフリップフロップ３９のセット出力が得られて
いる時間は、発熱素子の抵抗値Ｒの２乗に比例したもの
となる。こうして上記（３）式を満足する印加時間制御
信号が形成される。この制御信号は、駆動部２０のアン
ドゲートＡ，〜ＡＮの一方の入力端に供給され、これに
より他方の入力端に供給されるところのビット信号玖〜
ＢＮが通過制御され、もつて感熱ヘッド１０への印加時
間が制御される。ところで上記（３）式における比例定
数Ｋを各装置毎に一定とできるならば、あるいは感熱ヘ
ッドの抵抗値の精度より十分高い精度とできるならば、
無調整で定格が保証される。

しかしながら一般には抵抗３３および差動増幅器３４等
の精度を考慮１しなければならず、製造時には調整を施
す必要がある。この調整は差動増幅器３４の帰還抵抗３
２で行なうのが簡便である。次に、このように構成され
た装置を実際に使用するときの動作について、第２図を
参照して説明する。

まず、実際の記録が始まる前に、抵抗値検出用に選んだ
発熱素子Ｒ，，に記録紙が発色しない程度の時間だけ電
流を予め流して、抵抗値Ｒの２乗に比例したデジタル信
号を得るようにする。このための信号がプリセット信号
ＰＳでありその時間幅は感熱ヘッドへの通常の印加時間
（数Ｍｓｅｃ）よりも十分小さく、かつＡ／Ｄ変換器３
７におけるＡ／Ｄ変換時間（数ＩＯＩＬｓｅｃ）よりも
大きければよい。このプリセット信号ＰＳが第２図ａの
如く与えられると、これがオアゲート２１およびインバ
ータＩ，を介してトランジスタＴＧ，のベースに、また
オアゲート２２を介してトランジスタＴＢ，のベースに
供給され、これらＴＧＩおよびＴＢ，が共に導通して発
熱素子Ｒ，，に電流が流れる。これにより上述の如くし
て、割算器３６からはＲ”に比例したアナログ信号が得
られる。このアナログ信号はＡ／Ｄ変換器３７に供給さ
れ（第２図ｆ）、一方このＡ／Ｄ変換器３７にはプリセ
ット信号ＰＳがＡ／Ｄスタート信号として供給されるの
で（第２図ｅ）、所定時間後にＲ’に比例し．たデジタ
ル信号Ａが得られる（第２図ｇ）。ついで、記録情報に
したがつたグループ信号およびビット信号が供給される
と、実際の記録が始まるが、このグループ信号およびビ
ット信号の立上がりのタイミングでプリントスタート信
号が供− ［給される。いま第２図には図示しないグル
ープ信号ＧＭおよびビット信号ＢＮが’’１’’になり
、そのタイミングでプリントスタート信号ＳＴＩが供給
されると（第２図ｂ）、これがカウンタ３８にロード命
令信号として加わるとともにフリップフロップ３９にセ
ット信号としても加わる。するとカウンタ３８はＡ／Ｄ
変換器３７からのデジタル信号Ａをカウントの始点とし
てクロックパルスＣＰ（第２図ｉ）毎にカウンドタウン
していき、カウント値がｏとなつてキヤリアウト信号を
出力する（第２図ｊ）。またフリップフロップ３９はセ
ット信号によリセットされたのち、カウンタ３８からの
キヤリアウト信号がリセット信号として供給されるまで
セット状態にあり、そのセット出力端から第２図ｋの如
き時間幅ＴＡの印加時間制御信号が得られる。この印加
時間制御信号が駆動部２０のアンドゲートＡＮおよび他
のアンドゲートＡ１〜んにも供給される。このためビッ
ト信号ＢＮおよびグループ信号ＧＭが比較的長く供給さ
れていても、印加時間制御信号が供給される時間ＴＡだ
けしか発熱素子ＲＭＮには電流が流れない。つづいて他
のグループ信号およびビット信号が与えられたときも、
同様にして、これら信号に対応する発熱素子には時間Ｔ
Ａだけ電流が流れる。

このようにして常に一定の発熱温度が得られるが、この
実施例のように、抵抗値Ｒを検出する手段を予め備えて
おけば、感熱ヘッド交換の必要が生じて異なる抵抗値の
感熱ヘッドが新たに装着されても、その時には無調整で
従前と同じ発熱温度が保証される。さて、以上の原理に
基づいて本発明の一実施例を説明する。

第３図は、同実施例における感熱ヘッド駆動装置の回路
構成を示す図である。同図において、第１図と同一部分
には同一符号が付されており、個々の説明は省略する。
第１図と相違するところは、温度によつて比抵抗が大き
く変化する素子および抵抗からなる抵抗群４０と抵抗４
１とを直列接続し、抵抗群４０側を電源Ｖ。に抵抗４１
側を接地した周囲温度検出回路を設け、この抵抗群４０
と抵抗４１の接続点の電圧および差動増幅器３４の出力
電圧を２入力とする掛算器４２を設け、この掛算器４２
の出力端を掛算器３５の２入力端に２分岐して接続し、
またグループ信号Ｇ１、ビット信号Ｂ１、およびプリン
トスタート信号ＳＴの論理積をとるアンドゲート４３を
設げ、さらにこのアンドゲート４３の出力とプリセット
信号ＰＳの論理和をとるオアゲート４４を設け、このオ
アゲート４４の出力をＡ／Ｄ変換器３７に対するＡ／Ｄ
スタート信号とするようにした点である。周囲温度θ。

を考慮した場合の発熱素子の最高温度θＲを表わす式は
近似的に次のようになる。これは上記（２）式において
周囲温度を加えただけのものである。これより、Ｔ＝Ｋ
（θＲ−θａ）２ ・Ｒ２・・・・・・（５）の関係て
印加時間Ｔを制御すれば、一定の発熱温度が得られるこ
とがわかる。

ここでθａは定格に基づくものであつて既知であり、第
３図の周囲温度検出回路から、すなわち抵抗群４０と抵
抗４１の接続点から１／（θＲ一θａ）に比例した電圧
が得られるように抵抗群４０を構成する各素子および抵
抗４１の特性および値を予め選定することができる。

すると、掛算器４２からは−１／（θＲ−θａ）・Ｒ）
に比例した電圧が得られ、ついで掛算器３５からは−１
／（θＲ−θ。）・Ｒ）゜に比例した電圧が得られ、さ
らに割算器３６から（θＲ−θａ）” ・Ｒ”に比例し
た電圧が得られる。次に、使用に際しての動作について
、第４図を参照して説明する。

ます実際の記録が始まる前にプリセット信号が与えられ
ると（第４図ａ）、前述の実施例の場合と同様にしてＡ
／Ｄ変換器３７からデジタル信号Ｂが出力され得るよう
になる。ただこの場合Ａ／Ｄ変換器３７に対するＡ／Ｄ
スタート信号がオアゲート４４を介して与えられ、また
デジタル信号Ｂがこのとき周囲温度をθＡ，と１して（
θＲ−θＡ，）２ ・Ｒ２に比例するものとなる点が異
なる。ついで、記録情報にしたがつたグループ信号およ
びビット信号が与えられると実際の記録が始まる。

いま第４図には図示しないグループ信号ＧＭおよびビッ
ト信号ＢＮが’’１’’になり、そのタイミングスター
ト信号ＳＴ，が供給されると（第４図ｂ）、この場合に
は時間幅ＴＢの印加時間制御信号が形成されて、この時
間だけ発熱素子ＲＭＮに電流が流れる。 ′つづいて、
記録情報に依存するが、たまたまグループ信号Ｇ，およ
びビット信号Ｂ，が共に’’１’’になり（第４図ｅお
よびｄ）、そのタイミングでプリントスタート信号ＳＴ
２（第４図ｂ）が与えられると、発熱素子Ｒ，，に電流
が流れるとともに、アンドゲート４３から’゛１’’出
力が得られ、これがオアゲート４４を介してＡ／Ｄ変換
器３７にＡ／Ｄスタート信号として供給される（第４図
ｅ）。

Ａ／Ｄ変換器３７は、Ａ／Ｄスタート信号が供給されて
から若干遅れてＡ／Ｄ変換動作を始め、さらに所定時間
要してデジタル信号Ｃを出力し得るようになる（第４図
ｇ）。このデジタル信号Ｃは、このときの周囲温度をθ
Ａ２として、（θＲ−θＡ２）゜ ・Ｒ゜に比例するも
のである。なお、プリントスタート信号ＳＴ２は、ロー
ド命令信号およびセット入力信号としてそれぞれカウン
タ３８およびフリップフロップ３９にも供給されるが、
この時点では未だＡ／Ｄ変換器の出力状態はデジタル信
号Ｂであるので、カウンタは初期値Ｂよりカウント動作
を始める（第４図ｈ）。したがつて、ここではまだ、印
加時間制御信号の時間幅はＴＢであり、この時間だけ発
熱素子Ｒ，，に電流が流れる。しかし、これより後再び
Ｒ，，が駆動されるまでの間は、印加時間制御信号の時
間幅はデジタル信号Ｃに対応したＴｃとなる。

このようにして、この実施例では、前述の実施例の有す
る作用用効果に加えて、周囲温度が変化しても、発熱温
度を一定とすることができる利点がある。

以上説明したように、本発明によれば、感熱ヘッド毎に
発熱素子の抵抗値および周囲温度を自動的に測定してそ
の測定値を自乗し、この自乗値により電圧印加時間を設
定したことによつて、発熱素子の抵抗値にばらつきがあ
つても、また周囲温度が変化しても、印加電圧を変える
ことなく発熱温度を一定にすることができる。

従つて、電源にフレキシビリテイを持たせる必要がなく
なり、電源の簡素化、小形化、軽量化が図れ、また人為
的操作を必要とすることがなく、調整工程の低減も図れ
て低コスト化にも貢献する。また本発明は、電圧印加時
間を測定値の自乗を取ることにより設定しているので、
例えはＲＯＭを用いた複雑な変換回路を必要とせず、自
乗回路を用いるだけの非常に簡単な回路構成で実現でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明に用いる感熱ヘッド駆動装置
の回路構成図、第２図は第１図における各部信号および
動作状態を示す図、第３図は本発明の一実施例における
感熱ヘッド駆動装置の回路構成図、第４図は第３図にお
ける各部信号および動作状態を示す図である。 １０・・・・・・感熱ヘッド、２０・・・・・・駆動部
、３０・・・・・・印加電圧制御部、３３・・・・・・
抵抗、３４・・・・・・差動増幅器、３５・・・・・・
掛算器、３６・・・・・・割算器、３７・・・・・・Ａ
／Ｄ変換器、３８・・・・・・カウンタ、３９・・・・
・・フリップフロップ、４０・・・・・・抵抗群、４１
・・・・・・抵抗、４２・・・・・・掛算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 印加する電圧Ｖを一定とした感熱ヘッドの任意の１
   個の発熱素子を選択してその抵抗値Ｒを測定する手段と
   、周囲温度θａを測定する手段と、これらの手段により
   測定された抵抗値Ｒおよび周囲温度θａの信号に基づい
   て前記抵抗値Ｒの測定に使用する発熱素子に通電が行な
   われる毎にＫ・（θ＿Ｒ−θ＿ａ）・Ｒ＾２（但しＫは
   定数、θ＿Ｒは発熱素子の定格最高温度）なる演算を行
   ないこの演算結果を次の演算まで保持して出力する演算
   回路と、この演算回路から出力された電圧値を前記感熱
   ヘッドの通電駆動周期毎に時間値に変換してこの時間値
   に相当する時間幅Ｔを有する電圧印加時間制御信号を得
   る印加時間制御信号発生回路とを具備し、この印加時間
   制御信号発生回路により得られた電圧印加時間制御信号
   の発生期間のみ前記感熱ヘッドを通電駆動するようにし
   たことを特徴とする感熱ヘッド駆動装置。