JPS609281A - サ−マルヘツドの駆動方式 - Google Patents

サ−マルヘツドの駆動方式

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JPS609281A
JPS609281A JP58116429A JP11642983A JPS609281A JP S609281 A JPS609281 A JP S609281A JP 58116429 A JP58116429 A JP 58116429A JP 11642983 A JP11642983 A JP 11642983A JP S609281 A JPS609281 A JP S609281A
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JP
Japan
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data
thermal head
recording
heating element
heating
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JP58116429A
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Toshio Kawakami
俊夫 川上
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、プリンタや複写機、あるいはファクシミリ
その他の各種端末装置の出力装置として広く使用されて
いる感熱記録装置におけるサーマルヘッドの駆動方式に
係り、特に複数ライン分のデータバッファを備えたダイ
レクトドライブ方式のサーマルヘッド駆動回路において
、データバッファからのライン単位データのパラレル転
送と。
発熱素子の加熱動作とが並行して行えるようにして、記
録時間の短縮による記録の高速化と、所定の中間レベル
濃度の忠実な再現による高品質の中間調記録とを可能に
したサーマルヘッドの駆動方式に関する。
従来技術 感熱記録装置は、一般に複数個の発熱素子を備えたサー
マルヘッドを画像データで選択的に通電加熱することに
より、感熱記録紙を発色させ、ドツトパターンによる画
像を作成記録する装置で、比較的簡便であるため、プリ
ンタその他の記録手段として広く用いられている。
この場合に、その記録画品質すなわち解像度は。
主として記録時の発熱素子の温度によって決定され、そ
の温度差が画像を形成するドツトパターンの濃度ムラの
原因となる。そして、このような良度ムラの発生を防止
し1画品質の高い記録を行うためには、記録時の発熱素
子の温度を所定の範囲いに保つことが安水される。
従来から知られている濃度ム゛うを防止して、高画品質
の記録を行う方法としては、発熱素子の近傍の温度を検
出し、その検出結果によって、発熱素子を加熱するため
の印加電圧を制御したり、加熱信号のパルス幅すなわち
通電時間を制御したり、あるいは加熱信号の周波数を変
化させたりしている。また、1個のドツトを記録するた
めの加熱信号を複数個のパルスに発側し、その個数を制
御することによって、発熱素子の温度を所望の値にする
方法も行われている。
ところが、発熱素子の温度は1周囲の熱的な条件、すな
わぢ環境の温度や蓄熱現象等の影特を受けるので、この
ような制御方法を採用した場合。
いわゆる白黒コ値の記録方式でも、必ずしも満足できる
結果は得られないという問題があった。
中間調記録を行う場合には、各階調レベル毎の&Kを忠
実に再現する必要があるので、このよう・な発熱素子の
温度をさらに厳格に制御することが要求される。
第1図は、一般的な感熱紙を用いて中間調記録を行う場
合における1発熱素子への通電時間と記録温度との関係
を示す特性図である。図面の横軸の11〜t4は通電時
間、縦軸の##:/〜4[ダは階調レベルの濃度を示す
この第1図は、一定電圧の加熱信号の通電時間を匍j御
してtつの階調#1:/〜#ダにより、中間調記録を行
う場合である。そして1階調#/に対して通電時間t1
、階調#コに対して通電時間1.+ 1.、階調#3に
対して通電時間t、十t、十t、、階調#ダに対して通
電時間t□+1.+ 1.+ 1.となるように制御す
る。
このように、通電時間を11〜1.+1.+1.+ 1
.のダつの範囲で変化させることによって、それぞれ階
調#/〜#グに対応するMAWで記録することができる
。なお、この第1図から明らかなよう憾。
通電時間と記録#、度との特性は直線関係にないので、
記録社度のレベル#l〜#ダを等分に区切った場合、通
電時間t1〜t4は等間隔ではない。
第2図は、7947分のデータバッファを備えたダイレ
クトドライブ形のサーマルヘッドを使用して% ダつの
階動゛4レベルによる中間調記録を行う場合のデータ転
送と通電時間との関係を示すタイムチャートである。図
面における符号は、第7図と同様である。
ダイレクトドライブ形のサーマルヘッドを使用して中間
調記録を行う場合には、階調#lのデータとしては、階
調レベルが#−/”−4t4の濃度のすべてのドツトに
対応するデータが1例えば論理の%1jで与えられる。
同様に1階調#コのデータとしては、階調#コ〜#グの
濃度のすべてのドツトに対応するデータが17′で与え
られ1階調1上3のデータとしては1階調#3と#グの
濃度のドツトに対応するデータが1/′で与えられる。
また2階調#グのデータは%階調#tの濃度に対応する
ドツトのデータだけが、′/′で与えられることになる
第3図は、第2図に示した中間調記録の動作による発熱
素子の通電時間と温度との関係の一例を示す特性図であ
る。
ダイレクトドライブ形のサーマルヘッドの場合、データ
はシリルアに入力されるので、7947分のデータの入
力が終了した時点で、ストローブ信号を与えて発熱素子
への通電を制御している。そして、中間調記録を行う場
合には1階調レベル毎にデータの転送と通電とを行い、
このような動作を階調の数だけ繰返えすことによって%
 lラインの記録が完了する。
このように、中間調記録の場合には1階調レベル#l〜
#ダ毎のデータ転送とそれぞれの階調に対応する時間の
通電とが繰返えされるので、発熱素子の温度は、第3図
に示すように変化する。
すなわぢ、データの転送中には通電されず、この転送期
間中は1発熱素子にとって冷却期間となる。その結果1
発熱素子の熱効率が悪化し、通電時間を長くする必要が
あり、また、データ転送期間の存在も、記録速度の低下
の一因となる。
したがって、7947分のデータバッファメモリを備゛
えたダイレクトドライブ形のサーマルヘッドを使用して
中間調記録を行う場合には、その階調数が増加すればす
るほど、記録時間が長くなるとともに、データ転送に伴
う冷却期間により1発熱素子の温度上昇も不連続となる
ので、環境温度の変動や蓄熱現象による温度上昇等を補
償するための制御が複雑化し、中間調の忠実な再現が著
しく困難ζこなる1等の多くの不都合がある。
また、従来から、コライン分のデータバッファメモリを
仏jえたダイレクトドライブ形のサーマルヘッドも知ら
れている。
第を図は、コライン分のデータバッファメモリを備えた
ダイレクトドライブ形のサーマルヘッドの構成例を示す
概要ブロック図である。図匍において、U/〜Unはそ
れぞれ3.2.個の発熱素子とそれらをI[njするた
めの回路とからなるサーマルヘッドを示し、また、DI
AとDIRはシリアル入力データ、CKAとCK Bは
シフトクロック。
L 6 AトL 6 nハo −ト信号、SB/ 〜S
Bg41ストローブ信号、■HDは記録電源、VDI)
とVB2とGNDはそれぞれの電圧の電源を示す。
次の第5図は、第弘図のサーマルヘッドU/の詳細な内
部構成を示すブロック図である。図面において%U//
は3コビツト構成のシフトレジスタ%U2/は同じく3
2ビツト構成のラッチ回路。
U3/とU弘/はインバータ、R/〜R32は発熱素子
を示し、その他の符号は第4図と同じである。
このm5図に示すように、サーマルヘッドU/は、直線
状に配列された32個の発熱素子R/〜R3Jを有し、
これらの発熱素子R/〜R32にはそれぞれトランジス
タのようなスイッチング素子が接続され、さらにこれら
のスイッチング素子へそれぞれアンドゲート回路が接続
されている。
そして、シフトレジスタU//は発熱素子の数に対応し
た32ビツト構成とされ、画像データがシリアルに入力
され、同じく32ビツト構成のラッチ回路U、2/ヘパ
ラレルに出力されて、ロードされる。
アンドゲート回路は、このラッチ回路U、2/の画像デ
ータによって制御され、スイッチング素子を選択的に駆
動して、発熱素子R/〜B、32へ通電させる。
このように、2組のデータバッファとして、シフトレジ
スタU//とラッチ回路UJ/とを設ければ、データの
シリアル入力と1発熱素子の通電動作とを並行して行う
ことができる。
第1図のコライン分のデータバッファを備えたダイレク
トドライブ形のサーマルヘッドは、この第S図のサーマ
ルヘッドU/がn個用いられているので、3’、2Xn
(ドツト)のlラインを記録することができる。なお、
この第9図では、回路構成を簡明に示すために、サーマ
ルヘッドU/〜Unがジグザグ状に配列されているが、
それぞれの発熱素子は、−直線上に配列されて直線の7
947分を記録するように配置される。
この第9図のダイレクトドライブ形のサーマルヘッドの
駆動方法は、次のとおりである。
シリアルに入力される7947分の画像データは、3.
2ビット毎にコ個のチャンネルAとBへ交互に振り分け
られ、入力データDIAとDIRとして、この第グ図の
回路へ与えられる。この入力データDIAとDIRは、
それぞれシフトクロックCKAとCKBに同期しながら
、サーマルヘッドU2とU/のシフトレジスタ(U/2
とU//)へシリアルに入力され、最終状態では、サー
マルヘッドUn〜U/のシフトレジスタに7947分の
データとして格納される。lラインが1例えば/、72
gビット構成であれば、入力データDIAとDIBはそ
れぞれgtqビットであり、これらが32ビツト毎に各
サーマルヘッドのシフトレジスタに格納される。
このようにして、7947分のデータの転送が完了する
と、シフトレジスタ(U//〜U/n )に格納された
データは、ロード信号1.DAと市Bによって、ラッチ
回路(U2/〜U、2n )へパラレルに転送される。
この場合には、サーマルヘッドU/〜Unは。
予めgつのブロックに分割されており1発熱素子R/〜
R(3,Zn )への通電は、ラッチ回路にラッチされ
たデータに従って、ストローブ信号SB/〜SBgのg
つのタイミングで分割的に行われる。
また、シフトレジスタは、そのデータがラッチ回路へ転
送された後は、発熱素子への通電に関係なく、すなわち
ストローブ信号SB/〜SBgのオン・オフ状態と無関
係に、データの入力が可能となり、次の7947分のデ
ータがシリアルに入力される。
このように、従来の2ライン分のデータバッファを備え
たダイレクトドライブ形のサーマルヘッドでは、ラッチ
回路にラッチされた記録データに従って発熱素子へ通電
中に、シフトレジスタへ次ラインのデータをシリアルに
入力することができる。しかし、発熱素子への通電は2
例えばgつのストローブ(a号SB/〜SBgのように
、複数個に分割したタイミングで行われる。
したがって% コライン分のデータバッファを備えたダ
イレクトドライブ形のサーマルヘッドを用いて中間調記
録を行う場合1階v1fレベル#l〜#を毎のデータの
転送時間は短編されるが1分割された各ブロックに属す
る発熱素子は、例えばストローブ信号SB/のタイミン
グだけ通電され、その他のストローブ信号SB、2〜S
Bgの期間は非通電状態となり、先の7947分のデー
タバッファを備えた場合と同じように、連続して通電加
熱されず、冷却Jυ]間が存在する。そのため、同様に
階調数が増加すると、その階調の記録濃度に必要な通電
時間が長くなり、また冷却期間の存在により発熱素子の
温度上昇も不運19”Cとなるので、その温度補償も複
雑化する1等の不都合があった。
目 的 そこで、この発明のサーマルヘッドの駆動方式では、従
来の2ライン分のデータバッファを備えたダイレクトド
ライブ形のサーマルヘッドで中間調記録を行う場合にお
けるこれらの不都合を解決し、データの転送と発熱素子
への通電動作とを並行して行うことによって1発熱素子
の通電が各階調レベルの濃度に必要な温度まで、冷却期
間の存在しない連続状態で行えるようにし、記録速度の
高速化と温度補償の簡易化による高画品質記録とを可能
にすることを目的とする。
構成 そのために、この発明の駆動方式においては。
予め設定された階調レベル毎の加熱信号供給時間に対応
してライン単位データのパラレル転送のタイミングを制
御する転送制御手段を設け1階調レベル毎のライン単位
データを/う、イン分のデータバッファからなるシフト
レジスタへシリアルに順次入力させるとともに、入力さ
れたライン単位データヲゲータハッファからなるラッチ
回路へパラレル転送するタイミングを転送1[1j御手
段で制御することにより順次転送し、それぞれの濃度に
対応する階調のデータで選択駆動される発熱素子への加
熱信号供給時間内に冷却期間が生じないようにして、中
間調レベルの濃度を忠実に再現し、かつ記録時間を短縮
することで記録速度を高速化している。
第6図は、この発明のサーマルヘッドの駆動方式による
データの転送タイミングと発熱素子への通電時間との関
係を示すタイムチャートである。
図面において、DIはシリアル入力データ、τjはロー
ド信号、SBはストローブ信号を示し、また#/〜#り
とt、〜t、は、第1図と同様である。
先の第グ図と第S図に示したサーマルヘッドのシフトレ
ジスタへの1階調レベル1j−/〜#グ毎のデータのシ
リアル入力は、この第6図のDIに示すタイミングで行
われ、[1の#/〜##りのタイミングでラッチ回路へ
パラレルにロードされた後、各階調レベル毎に11の1
1〜t4の時間だけ通電される。
すなわち、まず、第6図のDIに示されるように、階調
レベル#/のデータが7947分シリアルにシフトレジ
スタへ入力され、〔石の#/のタイミングでラッチ回路
へパラレルにロードされる。
同時に、ス)o−ブ信号がSBの#/に対応する時間t
1だけ発生され、発熱素子はラッチ回路にラッチされた
階調レベル#lのデータに従って通電加熱される。また
、シフトレジスタは、τ1の#lのタイミングで階調レ
ベル#/のデータがパラレルに転送された時点で入力可
能となり、次の階調レベル#コのデータのシリアル入力
が開始される。
そして、階調レベル#/のデータに従った通電時間t、
が終了すると、r石の#aのタイミングで、階調レベル
#aのデータがラッチ回路ヘロードされ、同時に発熱素
子は、ストローブ信号によってsnの#コに示される通
電時間t2だけ1階調レベルh 、2のデータに従って
通電される。この場合にも、DIの−4+ 3に示され
るように、シフトレジスタへ階調レベル#3のデータが
シリアル?こ入力される。
その後の動作も同様で1階調レベル#aのデータに従っ
た通電時間t、が終了すると、ラッチ回路へ階調レベル
#3のデータがロードされ1発熱素子は、SBの#3に
示される時間taだけ通電される。
通電時間1sが終了すると、シフトレジスタから階調レ
ベル#弘のデータが、ラッチ回路へLDの#ダのタイミ
ングでロードされ1発熱素子は、SBQ#tに示される
時間t、たけ通電加熱される。
通電時間t4が終了すると、lIつの階調レベル#l〜
#弘によるlライフ分の中間調記録が完了する。
この場合の通電時間と記録濃度との関係は、先の第7図
と同様であり、階調レベル#コ〜#ダの濃度に対応する
通電時間(t1+tz)〜(1,+1.+1、+1. 
)は、連続的に行われる。
第7図は、第6図に示したこの発明の駆動方式による発
熱素子の通電時間と温度との関係を示す特性図である。
この発明の駆動方式では、第6図のSBに示すように通
電するので1通電時間t、〜1.の間に冷却期間が存在
せず、この第7図に示すように5発熱素子の温度上昇に
は、先の第3図のような不連続性は生じない。
したがって、シフトレジスタへのデータの転送時間か著
しく短縮され、また発熱素子への通電が連続的に行われ
て冷却期間かないので、その濃度補正のための温度制御
も極めて簡易化される。
なお、第1図の記録濃度の階調レベルを細かく分けた場
合には、7つの階調レベルに対するに電時間(第6図の
「iのt1〜1.)が、データ転送に要する時間(第6
図のDIの#/〜4トタ)よりも短かくなる可能性もあ
る。この場合には% 7947分のデータ転送が終了す
るまで、次の通電を開始することができないので、印加
電圧等を加減して発熱素子の温度上昇をゆるやかにし、
7つの階調に対する最小の通電時間つ7i、データ転送
に要する時間よりも短かくならないようにすればよい。
次の第3図は、この発明のサーマルヘッドの駆動方式を
実施する場合に使用される駆動回路の一例を示すブロッ
ク図である。図面において、/はROM、2はカウンタ
、3はコントローラ、ダはA/D(7す0り々イジタル
)変換器%Sはユニットパルス発生器、乙はRAM、7
はサーマルヘッド、THはサーミスタを示し、その他の
符号は第6図と同様である。
この第3図の駆動回路は、1つの階調レベルにおける発
熱素子への通電を一定幅に細分された複紅個のパルスで
行い、そのパルスの数をディジタル的に制御して、所定
の中間調レベルの濃度が得られるように制御する回路で
ある。
ROM/は、γ補正用パルス数テーブルでアリ、階調レ
ベル#/に対してはパルス数N/、#コに対してはパル
ス数Nコ、・・・・・・というように、それぞれの階調
レベルに対応したパルス数が格納されている。ここでは
、今までの1説明と同じように。
ダつの階調レベル#l〜#ダで中間調記録を行う場合に
ついて説明する。
アナログ画情報は、A//D変換器変換器力されて。
ダつの階調レベルのディジタルデータに変換され、wi
調レしル毎の配録データとして、RAMAへ7947分
ずつ格納される。
サーマルヘッド7は、先のHe図と第S図に関連して詳
しく説明したように、2942分のデータバッファを備
え、それぞれシフトレジスタとラッチ回路として機能す
るダイレクトドライブ形のサーマルヘッドで、−直線状
に配列された発熱素子は、ラッチ回路にラッチされた記
録データに従って選択的に通電されて、中間調記録を/
ライン単位で繰返えす。
第9図は、第3図の駆動回路におけるDIとτDとSB
との関係を示すタイムチャートである。
図面のN/−NIIは、各階調レベル#l〜#ダに対応
する通電パルス数を示す。
次の第1θ図は、同じく第3図の駆動回路における通電
時間と発熱素子の温度との関係を示す温度特性図である
コントローラ3は、RAMAやROM/等を制御して、
第9図のようなタイミングで、シリアル入力データDI
とロード信号r下とストローブ信号SBとがサーマルへ
ラド7へ与えられる。
ユニットパルス発生器5は、ユニットパルスすなわちス
トローブ信号百の単位パルスを発生する発生器で、その
発生パルス数は、カランタコによってカウントされる。
マス、コントローラ3がRA M Aへ指示し%RAM
AからIv& txレベル#lのデータをサーマルへッ
ドクヘシリアルデータDIとして入力させ、ROM/に
格納された同じく階調レベル#/のパルスUN/?i”
カウンタコヘプリセットスル。
そして、ロード信号τ1を与えて、ラッチ回路へパラレ
ルに転送させた仮、ストローブ信号1を送出させる。
この場合に、カウンターにプリセットされた階調レベル
#/のパルス9N/は、ユニットパルス発生器5からユ
ニットパルスが発生される毎にカウントダウンされ、カ
ランタコの内容か101になるまでストローブ信号「1
が発生される。
階調レベル#−2〜#ダのデータ転送とス)0−ブ信号
1のパルス数N2〜NQの制御についても同様である。
その結果、第1θ図のように1発熱素子の温度は上昇す
る。この第70図では、温度上昇の状態をやや拡大して
示しているが1等価的には連続した上昇特性となる。そ
して、その上昇はゆるやかであり、データ転送の時間は
、光分に確保される。
なお、この第1O図の温度特性は、#密にいえば非通電
時間が存在し、冷却期間を生じるが、この発明の駆動方
式は、このような複数個のパルスで通電加熱を行う場合
をも包含するものであって。
その繰返えし周期が連続する限り、冷却期間か生じない
ものに該当する。
また、第3図の回路では、ユニットパルス発生器Sへ環
境温度に対する湿度補償用としてサーミスタTHを付加
し、検出温度に応じてユニットパルスのパルス幅をリニ
アに制御するようにしている。このような温度制御も、
連続的な加熱により極めて襄純に行うことが可能となる
さらに、以上の災施例では、主として感熱配録紙を使用
する場合について説明したが、感熱リボン等を用いて、
普通紙上へ転写する感熱記録装置でも、同様に笑施でき
ることはいうまでもない。
以上に詳訓に説明したと46す、この発明のサーマルヘ
ッドの属lす方式では、4MMライン分のデータバッフ
ァを備え、そのうちの7947分のデータバッファヘン
リアルにデータを入力し、7947分のデータの入力が
終了した仮、入力されたデータを他の7947分のデー
タバッファへパラレルに転送し、ストローブ信号によっ
てそれぞれのデータに対応する発熱素子へ加熱信号を供
給するとともに1次の7ライン分のデータ、とシリアル
に入力するダイレクトドライブ方式のサーマルヘッドへ
、予め設定された階調レベル毎の加熱信号供給時間ζこ
対応してライン単位データのパラレル転送のタイミング
を制御する転送制御手段を設け、7947分のデータバ
ッファへ階調レベル毎のライン単位データそシリアルに
順次入力させるとともに、転送制御手段によって入力さ
れたライン単位データをパラレルにJltlt次転送さ
せることにより、それぞれの濃度に対応する階調のデー
タで選択駆動される発熱素子への加熱信号供給時間内に
冷却期間が生じないようにしている。
効 呆 したがって、この発明のサーマルヘッド駆動回路によれ
ば、特に’M’ 94レベルの高い濃度の記録に際して
1発熱素子の温度が連続的に上昇し、冷却期間等による
不連続性が発生しない。その顯果、所定の中j賢I調レ
ベルの濃度が忠実に内規され、高画品質の記録が得られ
る。
その上1発熱素子の温度上昇が連続的となることにより
、環iArM Kに対する補償も、著しく簡易化される
さらに1発熱素子の加熱動作とデータの転送動作とが並
行して行われるので、記録時間も短縮されて、高速記録
が可=Qとなり、また冷却期間の不存在によって、熱効
率も向上される、等の多くの優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的な感熱紙を用いて中間調記録を行う場合
における1発熱素子への通電時間と記録濃度との関係を
示す特性図、第2図は7947分のデータバッファを備
えたダイレクトドライブ形のサーマルヘッドを使用して
、グつのl’+&>、+8レベルによる中間1ν3記録
を行う場合のデータ転送と通電時間との関係を示すタイ
ムチャート、第3図は第2図に示した中間調記録の動作
による発熱振子の通電時間と温度との関係の一%を示す
特性図%第1図はaライフ分のデータバッファメモリを
備えたダイレクトドライブ形のサーマルヘッドの栴成例
を示ずft要ダブ0フ2 マルヘッドの詳細な内部榊成を示すブロック図。 第6シ1はこの発明のサーマルヘッドのm動力式による
データの転送タイミングと発Nk m子への通電時間と
の関係を示すタイムチャート、第7図は第6図に示した
この発明の駆動方式による発熱素子の通電時間と温度と
の関係を示す特性図,第S図はこの発明のサーマルヘッ
ドの出動方式を実施する場合に使用される駆動回路の一
1’ljを示すブロッグ図,第9図は第3図の駆動回路
におけるシリアル入力データDIとロード信号口とスト
ローブ信号口との関係を示すタイムチャート、第i。 図は同じく第3図のlit.勤回路における通電時間と
発熱素子の温度との関係を示す温度特性図である。 図面において% /ばROM% ユはカウンタ、3はコ
ントローラ、弘はA7,変換器.Sはユニットパルス発
生器、乙はRAM,7はサーマルヘッドを示す。 1ト4f −雪

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数ライン分のデータバッファを備え、そのうぢの79
    47分のデータバッファへシリアルにデータを入力し%
     7947分のデータの入力が終了した後、入力された
    データを他の7947分のデータバッファへパラレルに
    転送し、ストローブ信号によってそれぞれのデータに対
    応する発熱素子へ加熱信号を供給するとともに、次の7
    947分のデータをシリアルに入力するダイレクトドラ
    イブ方式のサーマルヘッド駆動回路において、予め設定
    された階調レベル毎の加熱信号供給時f’Ejjに対応
    してライン単位データのパラレル転送のタイミングを制
    御する転送制御手段を設け、前記7947分のデータバ
    ッファへ階調レベル毎のライン単位データをシリアルに
    順次入力させるとともに、前記転送制御手段によって入
    力されたライン単位データをパラレルに順次転送させる
    ことにより、それぞれの濃度に対応する階調のデータで
    退択駆動される発熱素子への加熱信号供給時間内に冷却
    期間が苑じないようにしたことを特徴とする中間調記録
    を行うサーマルヘッドのMjA5b’>方式。
JP58116429A 1983-06-28 1983-06-28 サ−マルヘツドの駆動方式 Pending JPS609281A (ja)

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