JPH0574467B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の発熱要素を配したサーマルヘ
ツドを有するサーマルプリンタの印字制御装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

一般にサーマルプリンタは、周囲温度の影響
や、サーマルヘツド自身の自己発熱等の影響によ
つて、印字されたドツトに濃度差が出たり、尾引
現象によつてドツト形状が乱れたりした。

このため従来、特開昭54−36737に開示されて
いるような、温度変化を発熱要素の電源電圧に変
換する方法や、特開昭59−7068に開示されている
ような、ヘツド温度検出手段の値をＡ−Ｄ変換器
で読み取り、CPUによつてこの読み取り値を判
別し、Ｄ−Ａ変換器によつてヘツド印加電圧を決
定する方法等も提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これら従来例は以下のような問題点を有してい
た。

一般に窒化タンタル等のスパツタリングによつ
て形成された発熱抵抗体は非常に過電圧に対して
シビアであり、温度変化に対して印加電圧を可変
する方式は、発熱抵抗体の破壊に対して細心の注
意を払う必要があつた。

更に、Ａ−Ｄコンバータや、Ｄ−Ａコンバータ
は、装置が大がかりで、コストが重み、シリアル
プリンタ等には用いられてこなかつた。

本発明の目的は、サーマルヘツドやその周囲温
度の変化に対し、広い温度範囲に於いて、適正な
印加エネルギが供給できる、温度補償用のサーマ
ルプリンタの印字制御装置を提供することにあ
り、更には、これらを、ローコストで簡略な方法
を実現するところにある。

又更には、サーマルヘツドの破壊に対して安全
な印字制御装置を提供することにある。

〔問題点を解説するための手段〕

本発明によるサーマルプリンタの印字制御装置
は以下の手段を有している。

(a) サーマルヘツド、もしくは周囲の温度を検出
する感熱抵抗素子 (b) 該感熱抵抗素子を包含する抵抗回路網、 (c) 該抵抗回路網の所定の分圧点の電位を増幅す
る増幅回路、 (d) 該増幅回路の出力電位を基準電位としコンデ
ンサの充放電時間をパルス幅に変換する電圧比
較回路、 (e) 該電圧比較回路の出力時間を前記サーマルヘ
ツド上の発熱要素への基準通電時間とする給電
制御回路。

〔作用〕

サーマルヘツドもしくはその周囲温度を検出す
る感熱抵抗素子の一種のサーミスタを包含する抵
抗回路網によつてサーミスタの温度特性を補正
し、これを増幅回路であるオペアンプによつて増
幅する、このオペアンプの出力電位を基準電位と
し、コンデンサのこの基準電位までの充電時間を
電圧比較回路によつてパルス幅として出力し、こ
のパルス幅をサーマルヘツド上の発熱要素の基準
通電時間とすることにより、常に温度変動に対し
て最適なパルス幅が加えられる。

〔実施例〕

第１図は本発明による印字制御装置の一実施例
を示す回路図の略図である。

１は、サーマルヘツドもしくは周囲温度を検出
する感熱抵抗素子の一種であるサーミスタ７を包
含する抵抗回路網であり、１１，１２は抵抗器、
１３は、ノイズ防止用のコンデンサである。コン
デンサ１３は特性には全く関係しない。

２はオペアンプ８を有する増幅回路であり、オ
ペアンプの入力として、前記抵抗回路網の所定の
分圧点と、可変抵抗器１６を有する分圧回路１４
の所定の分圧点とを有している。又、このオペア
ンプ８は、フイードバツク用抵抗器１９、ダイオ
ード２０、入力抵抗器１８を有している。前記分
圧回路１４は、抵抗器１５，１７、及び可変抵抗
器１６から構成され、オペアンプ８の基準入力部
を形成している。

３は電圧比較部で、電圧比較回路９、コンデン
サ１０、抵抗器２３，２４、トランジスタ２１，
２２を基本構成要素として有している。

４は、給電制御回路で、バツフア２５、ヘツド
ドライバ２６、スイツチング用トランジスタ２７
で構成されている。

５は、発熱要素である発熱抵抗体３０を有する
サーマルヘツドである。

６はサーマルプリンタを統括制御するCPUで
ある。

〔動作〕

抵抗回路網１はサーミスタの温度特性を補正す
る曲線補正部である。

サーミスタの抵抗値Rtは一般にＢ定数を用い
て、20℃の値をＲ（20）、絶対温度Ｔとして次の式
で表される。

Rt＝Ｒ（20）expB（１／Tt−１／T20） ……式１ Tt＝任意の温度に於ける絶対温度 T20＝20℃時の絶対温度 式１を見るとexpの項が入つているため、温度
の逆数がlogリニアになつている。すなわち抵抗
値は温度上昇と共に減少し、その割合は高温側の
方が変化量が少くなる。

サーマルヘツドの場合、高温時ほど印加エネル
ギを減少させた方が、良い印字品質となり、かつ
発熱要素にとつて安全であり、このサーミスタの
特性を補正する必要がある。

第２図は、サーミスタの抵抗値Rtと抵抗回路
網１の分圧点Ａの出力電圧とオペアンプの出力電
圧の特性を示すグラフであり、横軸は絶対温度、
縦軸は抵抗値Rtと分圧点Ａの電位及びオペアン
プの出力電位Vopを示している。

４１は、サーミスタの抵抗値Rtの温度特性を、
４２は、分圧点Ａの電位の温度特性を、４３はオ
ペアンプの出力電位Vopの温度特性をそれぞれ示
す特性曲線である。サーミスタは特性曲線に示す
ように温度変化に対し負特性を有している。

このような補正を行う特徴として以下の事項が
上げられる。

周辺素子が少なくバラツキ等の変動が少な
い。

比較的広い範囲でリニアリテイが持たせられ
る。

使用温度範囲外、例えば０℃以下、40℃以上
等での温度に対する出力電圧の変化が小さくで
き、サーマルヘツドを破壊から守ることができ
る。

増幅回路２は、補正された温度特性を用い部分
的に拡大するためで、特性曲線４２を得る分圧点
Ａを一方の入力とし、抵抗器による分圧回路を他
方の入力としている。

本回路の倍率は以下で表わされる。

抵抗器１８の値をR18、抵抗器１９の値をR19
のとすると倍率Ｋは Ｋ＝R19／R18 となる。

増幅器２内に組み込まれたダイオード２０は、
低温時における通電時間の拡大に一定のリミツト
をきかせる役割をするものである。低温時には分
圧点Ａの電圧が高くなり以降に説明する電圧比較
回路９で通電時間幅が拡大されるわけであるが、
分圧点Ａの電位変化は発熱抵抗体３０自体の発熱
温度変化に即追従することができず、特に低温時
においては発熱抵抗体３０が異常発熱してしまい
熱破壊に至る恐れが生じる。ダイオード２０は、
この低温時の熱破壊を防ぐもので、ダイオード２
０の作用によりオペアンプ８の出力電圧Vopの上
昇を所定電圧で抑え、通電時間の拡大に一定のリ
ミツトをきかせるものである。尚、挿入ダイオー
ドの本数で出力電圧Vopのクランプ電圧値は変え
ることができる。

分圧回路１４内の可変抵抗器１６は、温度に対
する出力電位の変化率を変えずに出力電位Vopを
調整するものであり、後段の電圧比較部の出力パ
ルス幅を所定の値に設定しサーマルヘツドへの印
加エネルギの初期値を設定するものである。

電圧比較部３内のトランジスタ２１はコンデン
サ１０を瞬時放電する放電用トランジスタであ
る。

第３図は、電圧比較部の入力信号と出力波形を
示す説明図であり、５１は、CPU６から送出さ
れるトリガ信号である。５２，５３は出力波形を
示し、５２はパルス幅切換え用トランジスタ２２
がオフしている時の出力を、５３はこれがオンし
ている時の出力をそれぞれ示している。出力波形
５２のパルス幅TW1は出力波形５３のパルス幅
TW2より大きくなつている。このパルス幅の切
換えは、インクリボンの特性や、印刷用紙の表面
状態等に応じてサーマルヘツドへの印加エネルギ
を変え最適な条件を得る時に行うものである。

このパルス幅TWは、抵抗器２３、抵抗器２４
の値をそれぞれR23、R24とし、コンデンサ１０
の値をC10とし、オペアンプの出力電位をVopと
すると、トランジスタ２２がオフの時は以下で表
わされる。この時トリガ入力のパルス幅はきわめ
て小さいので無視する。

TW1＝−C10×（R23＋R24）ln（１−Vop／Vc） 又トランジスタ２２がオンの時は、以下である TW2＝−C10×R24ln（１−Vop／Vc） ln＝自然対数 Vcは回路電圧で一般に5V一定であるため、
Vopの電位によつてパルス幅TWが決定される。

C10、R23、R24の値と、かつ前段の増幅回路
２の値を選択することにより、限られた温度範囲
で温度変化にリニアなパルス幅の変化率を有する
特性を実現できる。又、逆に温度特性を自由に変
えることも可能である。

電圧比較回路９の出力はインバータバツフア２
５を介してスイツチング用トランジスタ２７に伝
達される。

トランジスタ２７はヘツドドライバ２６の電源
供給端子２６ａに接続され、パルス幅TW時間だ
け、ヘツドドライバは動作可能となり、発熱要素
３０の基準通電時間が決定される。

一般に、熱履歴制御等では発熱要素３０への連
続通電時は、その発熱要素への通電時間を、パル
ス幅TWから所定時間削減する方法がとられてい
る。

この場合、ヘツドドライバ２６が動作可能状態
の時にCPU側からのデータ出力信号６ａを用い
て通電時間の削減を行う。

尚、Vcは回路電源、Vhはサーマルヘツド用電
源をそれぞれさしている。

又、ダイオード２０を複数本用いる代わりに１
つのツエナーダイオードで代用させるようにして
ても良い。更に、抵抗値が温度上昇に伴つて大き
くなる感熱素子を用いることも可能であり、この
場合は、分圧点Ａの電圧をオペアンプ８の非反転
入力に、また分圧回路１４内の可変抵抗１６から
の分圧信号をオペアンプ８の反転入力に入力して
オペアンプ８を非反転増幅器として構成させても
良い。

第４図は本発明による印字制御装置の電圧比較
回路の他の実施例を示している。

６０はワンシヨツトタイマーIC555であり、６
１はコントロール端子でオペアンプ８の入力端
子、６２はトリガ入力端子、６３は抵抗器、６４
はコンデンサ、６５は出力端子をそれぞれ示して
いる。

この出力パルス幅も、第１図の電圧比較回路の
特性と全く同じである。

第５図は本発明による印字制御装置によつて得
られるサーマルヘツドの印加エネルギと温度の関
係を示す特性図である。

印加エネルギＥはサーマルヘツドの抵抗値を
Rh、ヘツドドライバのサチユレーシヨン電圧を
Vsとすると次の式で表わされる。

Ｅ＝（Vh−Vs）²／Rh×TW(j) 第５図の縦軸はこの印加エネルギを、横軸はサ
ーミスタ７の温度を示し、７１はトランジスタ２
２がオフしている時の特性曲線を、７２はトラン
ジスタ２２がオンしている時のものを表わしてい
る。

このように、温度変化に対してリニアな特性を
持たせることが可能で、かつトランジスタ２２の
オン、オフによつても温度に対する印加エネルギ
の変化率がほぼ同じという特性を有し、サーマル
ヘツドの濃度を温度変化に対して安定させること
が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、サーマルプリンタの要求する
温度特性に合わせて、さまざまな通電時間の温度
特性を持たせることが可能となる。

又、低温時に於けるパルス幅の急激な増大を抑
制することができ、発熱要素の破壊防止に大きな
効果を有し、常に、適性な印加エネルギを与え、
良好な印字品質を実現することが可能である。

又、Ａ−Ｄコンバータ等の高価な回路を必要と
せず、簡略な回路で様々な応用が可能である。

尚、発熱要素は、発熱抵抗素子の他、電極によ
つて、熱転写フイルム背面の抵抗層を発熱する、
電極型印字要素を用いるものでも同様の効果を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーマルプリンタの印字制御
装置の一実施例の略図。第２図はサーミスタの抵
抗値とサーミスタを有する抵抗回路網の分圧点と
オペアンプの出力の電位の温度特性を示す説明
図。第３図は電圧比較部の入力信号と出力波形を
示す説明図。第４図は電圧比較回路の他の実施例
を示す図。第５図は本発明の印字制御装置の特性
を示す特性図である。 １……抵抗回路網、２……増幅回路、３……電
圧比較部、４……給電制御回路、７……サーミス
タ、８……オペアンプ、９……電圧比較回路、３
０……発熱要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の発熱要素を配したサーマルヘツドを有
   し、感熱紙又は転写フイルムを介して記録紙に印
   刷するサーマルプリンタにおいて、前記サーマル
   ヘツドの温度もしくは周囲温度を検出する感熱素
   子と、該感熱素子を包含する抵抗回路網と、該抵
   抗回路網の所定の分圧点を一方の入力端子に接続
   し前記分圧点の電位を増幅する演算増幅器と、該
   演算増幅器の出力端子と前記入力端子との間に接
   続された少なくとも１つのダイオードまたはツエ
   ナーダイオードと、前記演算増幅器の出力電位を
   基準電位としコンデンサの充放電時間をパルス幅
   に変換する電圧比較回路と、該電圧比較回路の出
   力時間を前記発熱要素への基準通電時間とする給
   電制御回路とを有し、低温時におけるパルス幅の
   拡大を防止するよう前記発熱要素を制御すること
   を特徴とするサーマルプリンタの印字制御装置。