JPS62170367A - サ−マルプリンタ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリアル型サーマルプリンタに関し、特にそ
の印字品位の向上を図ったものである。

〔従来技術〕

従来からサーマルプリンタでは、サーマルヘッドの連続
使用時の熱蓄積による印字品位の低下を防止するため、
様々な方法が用いられてきている。その中には特公昭５
５−４８６３１のように、ドツトごとに前のデータを記
憶して通電時間を決定する方法や、特公昭５７−１８５
０７のように駆動周期によって通電時間を変える方式等
が用いられている。これらを一般に履歴制御方式と言う
更に他の方法として、サーマルヘッド表面の温度を検出
してヘッドへの印加エネルギを決定する方法等が用いら
れてきている。

〔発明の解決しようとする問題点〕

これら従来例は、シリアル型サーマルヘッドでは、不充
分であり、実際にサーマルヘッドの蓄熱を抑制すること
は不可能であった。

それは、履歴制御方式に於いては発熱要素ごとに履歴を
確認しながら印加エネルギを決定しても、隣接する発熱
要素への熱拡散があるためで、これら全ての発熱要素の
状況を演算のみで処理する従来の方法に無理があった。

又、高速を要求されるシリアル型サーマルヘッドに於い
ては、このような複雑な処理は処理時間が高速性を疎外
することになる。

更に、感熱素子でサーマルヘッド表面の温度を検出する
方法では、発熱要素からの検出時間遅れのために、シリ
アルプリンタに於いては、−行目にはほとんどその効果
を発揮できないというのが実状であった。

本発明の目的は、これら従来技術の問題点を除却し、高
速でかつ、印字品位の優れたシリアル型サーマルプリン
タを提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、サーマルヘッドに接触配置された感熱素子と
該感熱素子を包含し、前記発熱要素への基準通電時間を
決定する通電幅制御回路と、該基準通電時間を計測する
計測手段と、前記発熱要素のそれぞれの駆動履歴を記憶
する記憶手段と、駆動履歴に応じて前記基準通電時間に
対して前記発熱要素への印加エネルギの削減量を決定す
る印加エネルギ判定表を有し、印刷に先立って少くとも
一行の印刷に１回もしくは１画面の印刷に１回、前記基
準通電時間を前記計測手段によつて計測し、前記発熱要
素の駆動履歴に応じ、前記印加エネルギ判定表を参照し
ながら前記発熱要素への通電時間を決定することを特徴
とする丈−マルプリンタである。

〔実施例〕

第１図は本発明によるサーマルヘッド部分の構成を示す
略図であり、（α）は斜視図、（ｂ）は断面図である。

１はセラミックスからなるベース基材、２はベース基材
の一部を突出させたガラスグレーズ部、５は発熱要素、
４は発熱要素の電極７を配置したフレキシブル基板、５
は、ガラスグレーズ部の反対側のベース基材の背面に接
触配置された感熱素子の一種であるサーミスタ、６はサ
ーミスタ５と空気との接触を防止する樹脂剤であり、ガ
ラスグレーズ部２の直近の温度を正確に検出できるよう
にするものである。背面に更に放熱部材を設置しても良
い。

〔作用〕

第２図（α）（ｂ）（Ｃ）はサーマルヘッドに接触配置
されたサーミスタの設置部位の相異による温度検出特性
の違いを示す説明図である。

第２図（α）はサーミスタの抵抗値変化を、電圧変化で
チェックするための回路を表わししていて、１１は温度
の影響を受けない固定抵抗器であり、１２はサーミスタ
である。

第２図（ｂ）は、従来例に於けるサーミスタの取付は位
置を示し、サーマルヘッド１の表面にサーミスタ５が設
置されている。３は発熱要素である。

第２図（Ｃ）は、第１図に示した本発明によるサーマル
ヘッドと従来例とのサーミスタの抵抗値変化の違いを示
すものであり、横軸に時間を縦軸にチェック端子の電圧
をとっている。Ｔｏはサーマルヘッドに印字と同じ印加
パルスが加えられる時間で、’Ｔ　ｆは休止時間である
。１３は従来例に於ける特性曲線で、通電パルスが終了
してからち、更にサーミスタの温度は上昇し、その時の
遅れ時間ｔａ！は、Ｑ、５秒近くに達する。１４は本発
明に於ける特性曲線を示し、外気温の影響が少いため、
発熱要素付近の温度をよく検出することが可能となり、
検出の遅れ時間ｔ（１，はＳ　Ｏｍ　ｓ前後となる。こ
のため従来、印字を連続させた場合、１行目はほとんど
サーミスタ等の感熱素子の効果が表われなかりたが本発
明に用いるサーマルヘッドでは応答遅れがきわめて小さ
いので一行目から感熱素子の効果を用いることが可能で
ある。

しかしながら、サーマルヘッド表面に設置されたガラス
グレーズ部への蓄熱の影響及び、背面への熱伝導時間等
によって、応答遅れが微小時間残る。ガラスグレーズ部
は、紙への応答性のために設置されたもので極部的に発
熱要素の温度を急激に上昇させるために役立つかわりに
、蓄熱効果を有している。このため同一発熱要素への通
電が連続するとサーミスタが感知できる以前に、ガラス
グレーズ部表面の温度が上昇し、尾引き現象が発生しド
ツト形状が乱れ、印字品質を低下させる。

従来サーミスタを用いたサーマルプリンタに於いてはこ
のような問題点が放置されていた。

本発明に於いては、サーマルヘッドのベース基材の温度
を検出するだけでなく更に、ガラスグレーズ部の温度上
昇を補正するため、既に駆動された発熱要素の駆動履歴
によって通電パルス幅を可変する方法を用いている。こ
の駆動履歴による補正は、最大、基本となる文字の一文
字以内で充分である。例えば縦外ドツト×横ｍドツトな
らｍドツト列外以内を記憶する記憶手段を準備すれば良
い。

第３図は本発明に於ける基準通電時間を決定する通電幅
制御回路の一実施例を示し、第１図と同一物は同一番号
で示している。

２１はコンデンサ、２２はコンデンサを瞬時放電するト
ランジスタ、２３．２４は抵抗器、２５はボリウム、２
３は抵抗器２６をシｌ−トするトランジスタ、２７，２
８．２９は抵抗器、３３は、コンデンサ２１の充電レベ
ルによってオンオフする比較回路をそれぞれ示し、以上
の構成要素を基本として通電幅制御回路５０を形成して
いる。

３４はインバータ、３６はヘッドドライブエＣ３５の電
源端子をオンオフするトランジスタを示し、上記インバ
ータ３４．トランジスタ３６まで含め通電幅制御回路３
０とすることも可能である。６７はトリガ信号だけを通
過させるカップリング用コンデンサである。

２０はＣＰＵで、一般的にサーマルプリンタ全体を制御
するとともに、上記通電幅制御回路５０を制−する。

上記、トランジスタ２２，２６．抵抗器２３゜２４、ボ
リウム２５．コンデンサ２１を主要構成要素として、充
放電回路部３１を形成し、サーミスタ５．抵抗器２７，
２８．２９によって基準電圧回路部３２を形成している
。

〔動作〕

発熱要素３への通電タイミングに同期して、ＣＰＵ２０
から工Ｎ２端子ヘトリガ出力Ｔｇが出力されるとトラン
ジスタ２２が瞬時オンした後、コンデンサ２１へ、抵抗
器２３（又は、トランジスタ２６）、抵抗器２４．ボリ
ウム２５を介して充電が開始される。

コンデンサ２１の充電レベルが基準電圧回路部３２の８
点の電位に達するまでの時間と上記トリガ入力’Ｉ’ｇ
の合計時間がパルス幅ＴＶとして比較回路３３から出力
される。このパルス幅の時間だけヘッドドライブエ０３
５は動作可能となる。

第４図は比較回路！＋３の出力パルス幅ＴＶの特性を示
す特性曲線図であり、４１はトランジスタ２６がオフの
時の特性曲線、４２はオンの時の特性曲線をそれぞれ示
している。この特性曲線図の横軸はサーマルヘッドの温
度を、又縦軸はＴＶを示している。トランジスタ２６が
オフしている時のパルス幅をＴＷｌ、オンしている時の
パルス幅をＴＶ２とすると、任意の温度に於ける’Ｉ’
Ｗ１とＴＶ２の比はほぼ同一となる。すなわち発熱要素
に対する通電時間を切り換えても、温度変化に対するパ
ルス幅の変化率が同じとなる。

これは、コンデンサ２１の充放電回路部３１の中に切刃
換え用トランジスタがあり、サーミスタ５を有する基準
電圧部３２と分離され、基準電圧部３２の分圧点Ｓ点ま
でのコンデンサの充電時間をパルス幅に変換しているた
めである。

一般的にサーマルプリンタの印字濃度は、サーマルヘッ
ドの温度によって変化するが、通電時間を切シ換えた場
合の温度特性も同一である方が好ましい。

又、丈−マルヘッドの発熱要素抵抗値によってランク分
けをする場合、抵抗器２４を二つ以上設置して切シ換え
ることが可能であり、この時、印部エネルギを同一にす
ることによって通電時間は異っても、印加エネルギの温
度に対する変化率は同じとなり、抵抗値のランク分けに
よって印字品質が低下しない。

サーマルヘッドに密着されたサーミスタ５の温度特性に
よって拵４図に示すようにサーマルヘッドが高温の時は
パルス幅が小さくなり、従って発熱要素への通電時間は
短く、逆に低温の時は発熱要素への通電時間は長くなり
、常にサーマルヘッドの温度に最適な印加エネルギで発
熱要素が制御される。このパルス幅ＴＶは、発熱要素の
基準通電時間となるものであり、主に通電の終端を決定
するものである。

カップリング用コンデンサ３７はｃＰσ２ｏが何らかの
故障により暴走し、工Ｎ１のレベルがハイレベルとなっ
ても通電幅制御回路は、所定時間しか出力しないために
設置されている。このためサーマルヘッドにはいかなる
場合も所定時間しか通電されず安全である。

このようにアナログ量によって発熱要素の終端を決定す
ることは、サーマルプリンタの信頼性を向上することに
なる。

通電幅制御回路３０の出力はインバータ３４を介してト
ランジスタ５６へ伝達される。ヘッドドライブエ０３５
の電源端子３５αをトランジスタ３６がオンオフするた
め、同時に通電可能な発熱！Ｗ素３の最大通電時間はパ
ルス幅ＴＶとなる。

第５図は本発明によるサーマルプリンタの一実施例の構
成を示すブロック図の略図である。第１図、第３図と同
一物は同一番号で示し説明を略す１０は、第１図に示し
たサーマヘッドである。

４３は第３バツフア、４４は第２バツフア、４５は第１
バツフア、４０は計測子１９．６０はｃｐσ２０を制御
するコントロールプログラム及び、印加エネルギ判定表
６１を有するＲＯＭ（リードオンリイメモＩＪ）、５０
は発熱要素の駆動履歴を格納する記憶手段を含むＲＡＭ
　（ランダムアクセスメモリ）であり、５１は次回の印
字データ、５２は現印字データ、５３は前回の印字デー
タを記憶しているレジスタをそれぞれ示している。

７０はサーマルヘッド１０を移送するモータ７１のスピ
ードをコントロールするモータ制御手段、３８は、印字
モードを遺灰するスイッチを示している。

第６図は、駆動履歴の程度と発熱要素への通電時間の関
係を示す印加エネルギ判定表の一実施例である。ＴＶは
通電幅制御回路３０の出力パルス幅であり、これに係数
Ｋを掛けてそれぞれのパル幅を算出する。この係数Ｋを
ＲＯＭ＜Ｓｏ内の印加エネルギ判定表６１に記憶させて
おく。この係数には、この表に限定されるものではなく
実際の印字品質によって最適値を決定する。又、過去の
履歴を何回記憶するかによっても係数にの値、及び記憶
するデータ数が変る。この表をＲＯＭ６０に予め記憶さ
せておく。

〔作用〕

第７図は本発明の作用を示す説明図であり、以下に詳述
する。

＠７図は一例として第６図に示した４種類の履歴がある
と仮定した時の実際の駆動方法を示すものである。

５４は、記憶手段に記憶されたそれぞれのデータを示し
、発熱要素の数が弊＝８の場合を示している。それぞれ
のドツトの駆動履歴は、１又０で表わし、１がオン、０
がオフを示している。

８１は１ドツト目の通電波形を示し、斜線部は、休止時
間を示している。七〇は前回の通電タイミングを示して
いる。同様に、８２は３ドツト目、８３は５ドツト目を
それぞれ示している。８４は通電パルスの詳細図を示し
、ｒｌは通電の開始位置タイミングで第１バツフア４５
のデータをヘットトライバに送出するタイミングでアリ
、ｒ２は第２バツフアを、Ｔ３は第３バツフアを送出す
るタイミングである。Ｔ４は通電幅制御回路３０で決定
される通電時間の終了を示している。Ｔ１、　Ｔ２　、
　’Ｉ’Ｓはそれぞれの通電区間を示し、第７図の実施
例では次の式をほぼ満足している。

Ｔｗ＝ＴＩ＋Ｔ２＋Ｔ３ ＴＩ＝　　α　２ＸＴＷ Ｔ２＝［Ｌｌ　　５ＸＴＷ Ｔ５＝　　α　６５ＸＴＷ ８１．８３に示すように、前回駆動されたドツトは連続
して通電される場合、Ｔ１区間減じられるため、Ｑ、８
ＸＴＷ時間通電され、更に連続する場合はで２区間も減
じられ、Ｔ３のみ通電が印加されることになる。又、８
２のように１ドツト隔てて連続した場合はで２区間が減
じられ、Ｇ、８５ＸＴＷ時間となる。

このように２ドツト連続後の通電時間をＴ５゜１ドツト
前がオンの後の通電時間をＴ２＋’ｌ’３　。

２ドツト前がオンで１ドツト前がオフの時はＴ１＋Ｔ３
としかつその関係が Ｔ　５（Ｔ　２＋Ｔ　３（’Ｉ’　１　＋Ｔ　３　　　
とな−るようにすることによって、その時の発熱要素の
温度状態に合致した制御が可能となり、−行印字の中の
微小区間に於いて充分印字品位を向上することが可能と
なる。

４６はそれぞれのタイミングに於ける印字データを示し
、第１バツフアから順に所定のタイミングｒｔ、ｒ２．
ｒ３に於いて送出されるデータをそれぞれ示している。

第１から第３のバッファは一般にラッチ回路やシフトレ
ジスタが用いられるが、ＲＡＭに内蔵することも可能で
、Ｃ！ＰＵが順次所定のタイミングにＲＡＭから読み出
して、ヘッドドライブＩＣにデータを送出すれば良い。

Ｔ４は前記した如く、通電幅制御回路３０で決定される
通電パルスの終了である。この通電幅制御回路３０は、
上記した履歴による駆動方法によつても除々に上昇する
サーマルヘッドの温度を正確に検出して、基準通電時間
を決定し、更に発熱を防止し、印字品質の向上に役立て
るために設置されている。

ＴＶは、通常−行の印字に於いてもサーマルヘッド１０
の温度上昇によって微小に小さくなるが、通電タイミン
グごとに、これを計測することは、Ｃ！ＰＵの処理能力
等の制約を受は困難である。

本発明ではこれを解消するため、印刷に先立つで、計測
手段４０を用いてＴＶを計測し記憶させ、−行の印字中
はこれを用いて、駆動履歴に合わせたパルス幅を決定し
ている。又、画面コピー等の印刷に於いて、印刷デエー
ティが小さい場合は一画面の先頭でのみＴＶを計測する
ことも可能である。

本実施例では、熱履歴を２ドツト列前まで記憶する方法
を記述しているが、３ドツト列、４ドツト列と数を増し
、かつデータの送出回数を４回。

５回とすることによって更に効果は著るしい。しかし、
印字スピードと、ＣＰＵの処理時間によって限界があり
、通常の文字１％×風ドツトマトリックスの文字ならば
ｍドツト列以内で充分その効果を発揮することが可能で
ある。それは、第１図に示した如く、発熱要素のあるガ
ラスグレーズ部の直後のベース基材に接して配置された
チーミスタがガラスグレーズ部の直近の温度をきわめて
正確にかつすばやく検出し、サーマルヘッドの印加エネ
ルギにフィードバックするためである。

熱転写プリンタに於いては、普通紙印字が可能なため、
従来のサーマル紙と違い様々な種類の紙をカバーしなけ
ればならない。特に表面の平滑度によって印字品質が左
右される。これを解決するため本発明に於いては、低速
印字モードと高速印字モードの選択が可能となっている
。スイッチ３日によって低速印字モードが選択されると
、モータ制御手段７０がモータ７１を高速幅制御回路よ
って米国のオフィス等で一般に用いられているボンド紙
のような低平滑紙に於いても鮮明な印字が可能となる。

それは、サーマルヘッドの移動速度を感じ、印加エネル
ギを増加させることによって、紙の繊維にインクが充分
に浸透することができるためである。

濃度も、パルス幅に応じて変化するため、前述の印加エ
ネルギ判定表の係数をそのまま用いることによって、印
字速度の違いがあっても同様に履歴制御が可能となる。

本実施例では印加エネルギ判定表は、係数で記憶したが
、ＴＶの数値に対する、ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３の数値を時間
で記憶しても良い。

又、計測手段４０は、０ＰＵ２０に内蔵されているタイ
マーもしくは、ソフト手段によって実現することも可能
である。

〔発明の効果〕

本発明は以下の効果を有している。サーマルヘッドの発
熱部の直近の温度を検出するため、常に最適な印加エネ
ルギを加えることが可能である。そして従来の履歴制御
にのみ行なわれていた印字制御方法の欠点であったサー
マルヘッドの蓄熱を防止し、かつサーミスタ等の感熱素
子による印字制御方法の欠点であった印字濃度のムラを
解消するきわめてすぐれたものである。

発熱要素への通電時間が通電幅制御回路３０というアナ
ログ回路によって決定しているため、ＣＰＨの暴走時に
サーマルヘッドへの連続通電を防止することが可能であ
り、信頼性を向上することができる。

通電幅制御回路は、コンデンサへの充放電レヂルと、サ
ーマルヘッドの温度を検出するサーミスタを含む基準電
圧を比較するため、発熱要素への通電時間を切シ換えて
も温度変化に対するパルス幅の変化率が同じため、常に
同様の印字特性を有することができる。

又、常に印字に要求される適性な印加エネルギが供給さ
れるため、電力消費を節約するとともに、サーマルヘッ
ドの寿命を大幅に拡大することが可能となる。

更に印刷に先立つて通電幅制御回路６０のパルス幅を計
測するため、サーマルヘッドが異常な高温にある時や、
印字デエーティが高い時は、これを検出することが可能
であり、サーマルヘッドの冷却をするために休止時間を
設けることができる。このため印字品質の向上、耐久性
の上昇等が可能となる。

以上のように、本発明はすぐれた特徴、効果を有してい
て、サーマルプリンタにきわめて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（α）、（ｂ）は、本発明のサーマルヘッド部分
の構成を示す略図である。 １・・・・・・ベース基材 ３・・・・・・発熱要素 ５・・・・・・感熱要素 第２図（α）、Ｃｂ）、ＣＣ）は、サーマルヘッドに接
触配置されたサーミスタの設置部位の違いによる温度検
出特性の違いを示す説明図である第３図は、本発明に於
ける基準通電時間を決定する通電幅制御回路の一実施例
を示す説明図である。 第４図は、本発明による通電幅制御回路の温度特性を示
す特性曲線図である。 第５図は、本発明によるサーマルプリンタの一実施例の
ブロック図の略図である。 １０・・・・・・サーマルヘッド ３０・・・・・・通電幅制御回路 ４０・・・・・・計測手段 ５０・・・・・・記憶手段 ６１・・・・・・印加エネルギ判定表 ７０・・・・・・モータ制御手段 第６図は、印加エネルギ判定表の一実施例を示す表であ
る。 第７図は、本発明の詳細な説明する説明図である。 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 （α） （Ｃ） 第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の発熱要素を有し、感熱紙又は転写フィルムを
   用いて普通紙に相対的に移動しながら印刷するサーマル
   ヘッドを用いたシリアル型のサーマルプリンタに於いて
   、前記サーマルヘッドに接触配置された感熱素子と、該
   感熱素子を包含し、前記発熱要素への基準通電時間を決
   定する通電幅制御回路と、該基準通電時間を計測する計
   測手段と、前記発熱要素のそれぞれの駆動履歴を記憶す
   る記憶手段と、駆動履歴に応じて前記基準通電時間に対
   して前記発熱要素への印加エネルギの削減量を決定する
   印加エネルギ判定表を有し、印刷に先立つて前記基準通
   電時間を少くとも一行もしくは一画面に１回前記計測手
   段によつて計測し、前記発熱要素の駆動履歴に応じ、前
   記印加エネルギ判定表を参照しながら前記発熱要素への
   通電時間を決定することを特徴とするサーマルプリンタ
   。 ２）印字モードによつて、前記サーマルヘッドを移動す
   る移動速度を２種類以上設定可能とし、かつ前記基準通
   電時間を前記移動速度によつて２種類以上切換え可能な
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサーマル
   プリンタ。 ３）印刷に先立つて前記計測手段による計測値が所定時
   間以下である時、印刷を休止することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のサーマルプリンタ。