JPH07108572B2 - サ−マルプリンタの印字制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーマルプリンタに関し、時にその発熱要素の
駆動方法に関するものである。

〔従来の技術〕

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55
−48631のように，ドッ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57−18507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。又更に、時
開昭61−158476のように次回の駆動データがある時にそ
の直前だけ予熱し、過去の駆動履歴に削減とを組み合わ
せる予熱制御も提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これら従来例では一般にCPUによってデータ処理をしな
がら、サーマルヘッドのドライブICへ順次データを送出
する方式が一般的であった。このような方式では、サー
マルプリンタを高速に動作させようとしても処理が追い
付かずサーマルプリンタの高速化の障害となっていた。

本発明の目的は、このような従来の問題点を除去し、高
速でかつ，印字品位のすぐれたサーマルプリンタの印字
制御装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、印刷紙の種類やインクリボンの種
類に応じて最適な発熱制御を行うサーマルプリンタの印
字制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるサーマルプリンタの印字制御装置は、サー
マルヘッドの発熱要素への通電時間の基準となる全通電
時間を決定する通電幅制御手段と、記憶回路に記憶され
た任意の発熱要素の自己の駆動結果と隣接した発熱要素
の駆動結果によって、次回の駆動データがオンであると
きにオン時間を削減する制御手段と、前記双方の駆動結
果によって次回の駆動データがオフである時にドットを
形成しない程度の予熱パルスを加える制御手段と、前記
サーマルヘッドのかかわる印刷対象物の種類もしくは、
転写用のインクリボンの種類を検出する検出手段とを有
し、該検出手段の検出結果によって前記全通電時間に対
する前記オン時間を削減する比率もしくは前記予熱パル
スの比率又は有無を可変可能な制御手段を有することを
特徴とするサーマルプリンタの印字制御装置である。

〔実施例〕

第１図は本発明によるサーマルプリンタの印字制御装置
の構成を示す略図である。

１は複数の発熱要素1aを有するサーマルヘッド、２はこ
のサーマルヘッドをドライブするヘッドドライブ回路、
３はCPU4とサーマルヘッド１の間に挿入されサーマルヘ
ッドの発熱量をコントロールするヘッド発熱制御回路ユ
ニット、CPU4はサーマルプリンタ全体をも統括制御して
いる。18はヘッド発熱制御回路ユニット３へ二種類以上
のパルス幅を有するパルスを供給する通電幅制御手段の
一種のパルス発生回路で、サーマルヘッド１の温度、も
しくはその周囲温度を検出するサーミスタ14を有してい
る。

CPU4は、一例として８ビットのCPUでデータバス16、ア
ドレスバス17、▲▼信号、パルス発生回路制御端子
4a、4b、4cなどを有している。

19はインクリボンカセット20の種類を検出する検出手段
の一種のスイッチでプリンタ本体のリボンカセットを装
着するキャリッジ等に設置されたマイクロスイッチであ
る。インクリボンカセット20に設置された穴部（図示せ
ず）によってリボンカセットの有無、インクリボンの種
類等を検出するものである。

ヘッド発熱制御回路ユニット３は一例としてゲートアレ
イで構成され、CPU4と同様にワンチップ化されている。
以下ヘッド発熱制御回路ユニットはHCUと略して説明す
る。

HCU3は記憶回路の一種であるデータラッチ回路を内蔵し
データバス16に接続されたデータ入力端子５、アドレス
バス17の下位の２ビットを入力するＰドレス入力端子
６、CPU4からの所定のアドレス情報に応じ、そのユニッ
トの指定を知るユニットセレクト単位の一種であるチッ
プセレクト端子（▲▼端子）７、CPU4の▲▼信
号に接続されたデータラッチタイミング入力端子、発熱
要素への通電時間を決定する複数の通電パルス入力端子
９、サーマルヘッド１のそれぞれの発熱要素への駆動信
号を出力するヘッド駆動出力端子10を少くとも有してい
る。

11はCPU4のアドレス情報からHCU3に当てられた所定のア
ドレスコードを作るデコーダである。

12はCPU4の制御プログラムやキャラクタジェネレータ等
を格納するROM、13はRAM、15は電源を示している。

第２図はヘッド発熱制御回路ユニットHCU3の一実施例を
示す詳細回路図であり、第１図と同一物は同一番号で示
している。

データ入力端子５はD₀〜D₇の８ビットデータがパラレル
に入力可能である。

21から29は８ビットのデータを保有するデータラッチ回
路をそれぞれ示し、21〜23はヘッド駆動信号のH₀〜H₇の
データを保持し、24〜26はH₈〜H₁₅のデータを、27〜29
はH₁₆〜H₂₃のデータをそれぞれラッチしている。

ヘッド駆動出力は一例として24ドットのサーマルヘッド
を駆動するものとして24コの出力端子H₀〜H₂₃を有して
いる。

31は次回のヘッドデータの１ドット列分を保持するラッ
チ回路群であり、32は１回前の過去のデータの１ドット
列分を、33は２回前の過去のデータの１ドット列分をそ
れぞれ保有するラッチ回路群を示している。

30はCPUのデータ出力のアドレス情報によってヘッドデ
ータを８ビットごとにふり分けて格納するためのアドレ
スデコーダであり、一例としてアドレスデータの下位２
ビットA₀、A₁のビット情報によってデータラッチ回路2
1、24、27を選択可能である。34は通電パルス入力端子
から入力されたパルスを通電区間信号に変換するゲート
回路である。これはパルス発生回路16の出力信号がもと
もと通電区間信号として出力されている場合は不要であ
る。

CPU4からデータバスにヘッド駆動データが出力されると
同時に、▲▼信号が出力され、あらかじめCPU4のメ
モリマップ上に定めたアドレス情報によって▲▼端
子がアクセスされ、アドレスバスの下位２ビットの情報
によってデータラッチ回路21、24、27のそれぞれにデー
タが転送される。すると既に格納されていたデータは、
第２図の右方向、例えばデータラッチ回路21のデータは
データラッチ回路22へと言うようにシフトされ過去のデ
ータとして順次保有される。

下位２ビットの情報では４つのデータラッチ回路までア
クセス可能であるが、発熱要素の数に応じてアドレス入
力端子数と、データラッチ回路を増加すれば良い。

データがセットされた後、通電パルス入力端子９に所定
のパルスを入力すると、発熱要素への通電がなされる。

35はラッチされたデータと通電区間信号とを組み合わ
せ，過去の履歴に応じて発熱量を制御する発熱制御信号
を作製するゲート回路である。

37a、ｂ、ｃ、ｄ、ｅのゲートによって任意の発熱要素
の自己の駆動結果によって次回のデータがオンである時
に全通電時間から所定時間を削減する制御手段を構成
し、38a、ｂ、ｃによって隣接した発熱要素の駆動結果
によって次回の駆動データがオンである時に同様に所定
時間を削減する制御手段を構成し、36a、ｂ、ｃによっ
て駆動結果が次回の通電時間を削減しない結果であっ
て、次回の駆動データがオフである時ドットを形成しな
い程度にその発熱要素を予熱する制御手段を構成してい
る。

40はオアゲートで履歴結果による種々の通電区間を統合
して発熱要素への通電時間を作るものである。H₀〜H₂₃
は一例として24ビットの出力端子数を有するヘッド駆動
出力端子を示している。

41は予熱制御の有無をコントロールするためのANDゲー
トで、予熱制御端子42によって予熱がコントロールされ
る。これは一般に感熱紙と熱転写インクリボンとで印画
特性が異なるため、予熱の有無によって最も良い印字品
質に合わせ込むためのものであり、実験によれば感熱紙
は一般に中間調が出やすいため尾引きを生じやすく予熱
は不要であり、インクリボンでは印字開始部のドットの
エッジ部の再現性を良くするため予熱が必要であった。

43は予熱の全通電時間に対する比率を可変する予熱量制
御端子であり、この端子のレベルによってt₁区間又はt₂
区間の予熱がゲート回路43a、43b、43c、43dを介して選
択される。これはインクリボンがワックス系か、リジン
系かによってヘッドを暖める温度を可変することにより
ドットの再現性を最適に制御するためのものであり、一
般にリジン系ではヘッド温度は高い方が良く、ワックス
系ではあまり高くしない方が光沢のある美しいドット再
現性を実現できる。更にカラーインクリボンでは，塗り
重ねる時の色再現性を良くするためには、ヘッド温度を
あまり高くしない方が、仕上りがきれいである。予熱量
制御端子はこのような時に用いる。

44は発熱要素が32ビットや48ビットになった時にHCU3を
増設可能とする拡張端子であり、一ユニット内の端部の
ドットに対応するラッチ回路の記憶情報を交換するもの
である。

第３図は通電パルス入力端子９の入力信号と、通電区間
信号の関係を示すものである。

T₀〜T₃は通電パルス入力端子９の入力波形であり,TW₀〜
TW₃は通電区間信号をそれぞれに示している。t₀〜t₃は
通電区間信号のパルス幅をそれぞれ示している。

第４図は本発明による印字制御装置のサーマルヘッドへ
の通電方法を示す説明図である。

51、52、53は記憶回路31、32、33内のデータをそれぞれ
示し１がオンを０がオフを表していて、51は次回の、52
は一つ前の回の、53は２つ前の回のデータを示してい
る。54〜58はヘッド駆動信号の出力波形を示していて、
54はH₀の端子の、55はH₂の端子の、56はH₅端子の、57は
H₇端子の、58はH₁₀端子の出力波形を示している。

第４図では、53が印刷開始時のデータとして示してい
る。通電初回に通電オンのドットは全ての通電区間が通
電される全通電時間が印加され、通電オフのドットはt₁
区間が予熱パレスとして付加される。この予熱パルスで
はサーマルヘッドの基板温度を高めるだけで感熱紙を発
色させたり、インクリボンのインクを溶解させてドット
を形成することのないレベルの通電時間を設定し、本実
施例では隣接した発熱要素の駆動結果によって削減する
時間と同じ通電区間を用いている。予熱パルスの時間は
これに限定されることなく別に設定しても良い。

特開昭61−158476で提唱している方法では次回に通電が
予定されている時のみ前回で予熱する方法であるがこの
方法では充分に休止時間があった発熱要素では予熱が不
足したり、サーマルヘッドの基板全体の温度が冷却しす
ぎたりしてしまう。そのため本実施例では、オンデータ
でない発熱要素に対しても印字周期中に常に通電タイミ
ングに同期して予熱し、サーマルヘッドに列状に配置さ
れた発熱要素の温度を一様にしておく効果を有し、濃度
むらを解消することができる。

更に、本発明による印字制御装置を用いて、印字スター
ト前に数十タイミングこの予熱パルスを付加しサーマル
ヘッドの基板温度を高めて置くことによってシリアルプ
リンタでは１行の右端と左端の印字濃度を完全に一致さ
せることができる。この時駆動データを全てオフデータ
の０にして印字と同一のタイミングでデータを送出すれ
ば良い。

次に過去の駆動データがある場合について述べる。１つ
前のタイミングで自己の発熱要素の通電データがオンで
あると斜線部で示してt₃区間の所定時間が削減され（出
力波形54に示す）、２つ前のタイミングで駆動データが
あるとt₂区間の所定時間が削減され（出力波形57に示
す）、これが連続している場合はt₃＋t₂区間が削減され
る（出力波形54に示す）。前回の駆動結果で任意の発熱
要素の隣接した両方の発熱要素の通電データがオンの時
はt₁区間が削減される（出力波形56に示す）。そして削
減しようとして比較される全てのデータがオンデータで
あって自己の現在のデータがオンの時は、t₀区間のみが
通電オンとなる。逆に削減しようとしていて比較される
一部又は全てのデータが現在のオン時間を削減しない結
果であってかつ現在のデータがオフの時は予熱パルスt₁
が与えられ，逆に駆動結果中の一部又は全てが現在のパ
ルス幅を削減するべき結果となっている時は予熱パルス
が付加されない（出力波形55に示す）。すなわち、任意
の発熱要素が極部的に加熱されその予熱があると判断さ
れる場合は予熱しない。実験によれば過去２回の駆動結
果中、比較されるデータの一つでも現在のオン時間を削
減するべき結果となっている時は現在のデータがオフな
らば予熱せず、逆に全てのデータが現在のオン時間を削
減しない結果であって、かつ現在のデータがオフならば
予熱する方法が最も効果があった。第２図のゲート回路
35はこれに基づいて構成したものである。

過去の駆動履歴の組み合わせで通電時間が決定される。
この方法では、２×２×２＝８の８通りの過去の場合数
に対して４つの通電区間信号を有しているだけで良いと
いう構成となっている。

第５図は、印字スタート時に予熱パルスを加えた時と従
来例との比較を示し、発熱要素の表面温度とサーマルヘ
ッドの基板温度の変化を示す説明図であり、第５図
（ａ）は従来例を、第５図（ｂ）は予熱パルスを加えた
時のものを示している。81、83は駆動パルスを示し、8
5、86の点線は基板温度を示し、82、84は予熱パルスを
示している。

従来例では基板温度は印字開始と同時に上昇し、放熱と
の関係ではほぼ所定の温度を維持するが、印字が中断す
ると急激に基板温度85は冷却して行く。

しかし本実施例による印字制御装置を用いると、先ず予
熱パルス82によって基板温度86を上昇させ、駆動パルス
83を加えた後、一行中の休止時にも予熱パルス84を加え
続けるため基板温度86を所定レベルに維持して置くこと
が可能となり、一行中に印字を中断した後の印字濃度を
低下させることがなく常に所定の濃度で印字することが
可能となる。

第６図は本発明による印字制御装置の発熱要素の通電時
間の基準となる全通電時間を決定する通電幅制御手段の
一種のパルス発生回路である。

パルス発生回路は本実施例では全通電時間だけでなく、
駆動履歴によって削減する所定時間と、予熱時間をも決
定するものである。

60は前述のサーミスタ14を包含する発振回路であり、抵
抗器61、62、66、コンデンサ63、トランジスタ64、69、
インバータ70、ツェナーダイオード65、67、電圧コンパ
レータ68より形成され電源Vcに接続されている。この出
力に波形71の周期S₀は、サーマルヘッドの温度を感知
し、温度が高い時は小さく、低い時は大きくなる特性を
有している。トランジスタ69は発振回路の周期を可変す
るもので、サーマルプリンタの印字スピードの変更や記
録紙の種類によってヘッドへの通電時間を切換える時に
使うパルス幅切換端子74によって制御される。72は分周
回路、73はゲート回路を示している。ゲート回路73から
は、T₀〜T₃のそれぞれのパルスが出力される。一例とし
てT₃＝S₀×６、T₂＝S₀×10又は＝S₀×８、T₁＝S₀×12、
T₀＝S₀×22の時間が形成される。

すなわち、全通電時間に対して常に各略一定比を乗じた
パルス幅の出力波形を得ることができる。このようなパ
ルス発生回路を用いてサーマルヘッドの通電時間を決定
することによって、常にサーマルヘッドの周囲温度や放
熱板の温度に最適な印加エネルギを発熱要素に与え、か
つ過去の駆動履歴によって減ずる印加エネルギも常にそ
の時の全通電時間に相関し、予熱エネルギもその時のサ
ーマルヘッド温度に合致したものとすることができる。
パルス幅切換端子の入力によって全通電時間を切換えた
場合もその比率を変えずに用いることができる。75は履
歴制御時の削減する通電時間の比率を可変するものであ
り、インクリボン特性の違い等に最適な制御を選択する
削減比率可変端子である。76は分周回路72のリセット端
子であり通電周期毎にリセットし通電タイミングに同期
して発熱要素を駆動する同期入力端子である。

上記パルス幅切換端子74、削減比率可変端子75、同期入
力端子76はCPU4によって制御され、第１図のパルス発生
回路制御端子4a、4b、4cにそれぞれ接続され、印刷紙や
インクリボンに最適な条件にセットされ使用される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、過去の駆動履歴によるデータ処理をCP
Uで行う必要がないため、CPUの高速処理が可能となり、
サーマルプリンタの印字スピードを上昇することが可能
となる。

又、ゲートアレイ等によってヘッド発熱制回路ユニット
を形成し１チップ化したことにより、これをCPUのメモ
リマップ上に割り当てデータバス、アドレスバスと直結
しCPUから直接データを書き込むだけで良いためきわめ
て簡単な構成で、複雑な処理を可能とした。

更に、予熱パルスを印字周期中に教えることによってサ
ーマルヘッドの温度をほぼ一定に維持し、常に最適な印
字条件でサーマルヘッドを駆動でき、印字品位の向上を
可能とする他、発熱要素へ余計な印加エネルギを与える
必要がないためピーク温度を抑制し、サーマルヘッドの
耐久性を上昇することが可能となる。

近年、記録媒体となる紙の種類、インクリボンの種類等
が増加し、これらに最適なサーマルヘッドの発熱制御が
必要となっている。本発明はこのような多様化に対応す
るきわめて便利なものである。

本発明は、シリアル型サーマルヘッドを用いたものばか
りでなく、ライン型サーマルヘッドを用いたものに対し
ても幅広く応用することが可能であり、その効果は著し
い。

【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構
成を示す略図。 第２図は本発明のヘッド発熱制御回路ユニットの一実施
例を示す回路図。 第３図は本発明のヘッド発熱制御回路ユニットの通電パ
ルス入力信号と通電区間信号の関係を示す説明図 第４図は本発明による印字制御装置のサーマルヘッドへ
の通電方法を示す説明図。 第５図は発熱要素の表面温度とサーマルヘッドの基板温
度の変化を示す説明図。 第６図は本発明による印字制御装置の通電幅制御手段の
一種のパルス発生回路の一実例の回路図。 １……サーマルヘッド ３……ヘッド発熱制御回路ユニット ４……CPU 18……通電幅制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の発熱要素を有するサーマルヘッドを
   用いて印刷する如きサーマルプリンタであって、前記サ
   ーマルヘッドの駆動データを少くとも過去２回分を記憶
   する記憶回路を有し、記憶された駆動結果によって前記
   発熱要素への通電時間を決定するサーマルプリンタの印
   字制御装置に於いて、前記発熱要素への通電時間の基準
   となる全通電時間を決定する通電幅制御手段と、前記記
   憶回路に記憶された任意の発熱要素の自己の駆動結果と
   隣接した発熱要素の駆動結果によって、次回の駆動デー
   タがオンであるときにオン時間を削減する制御手段と、
   前記双方の駆動結果によって次回の駆動データがオフで
   ある時にドットを形成しない程度の予熱パルスを加える
   制御手段と、前記サーマルヘッドのかかわる印刷対象物
   の種類もしくは、転写用のインクリボンの種類を検出す
   る検出手段とを有し、該検出手段検出結果によって前記
   全通電時間に対する前記オン時間を削減する比率もしく
   は前記予熱パルスの比率又は有無を可変可能な制御手段
   を有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。