JPH1120218A

JPH1120218A - 抵抗体駆動回路

Info

Publication number: JPH1120218A
Application number: JP9209559A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Kurashima; 郁夫倉島; Shozo Kaieda; 省三海江田
Original assignee: AFUITSUTO KK
Current assignee: AFUITSUTO KK
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】抵抗体を駆動する抵抗体駆動回路で、抵抗体の
抵抗値がばらついても、その影響を受けず発熱量（消費
電力）が一定になるような抵抗駆動回路の実現。【解決手段】抵抗体を定電圧駆動した場合の発熱量は抵
抗値に反比例し、定電流駆動した場合の発熱量は抵抗値
に比例するので、それぞれを所定時間で駆動した合計の
発熱量は一定になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗値がばらつく
抵抗体を一定の消費電力になるように駆動する抵抗体駆
動回路に関し、特に複数の発熱体がそれぞれ抵抗体とし
て動作するサーマルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルヘッドは、多数の発熱体を配列
し、各発熱体毎に設けられた駆動回路に信号を印可する
ことで各発熱体が発熱するかしないかの制御が行えるも
のであり、感熱プリンタや熱転写プリンタなどに広く使
用されている。図１（１）は、サーマルヘッドの発熱体
及びその駆動回路の構成を示す図である。図示のよう
に、各発熱体１−１、１−２、…、１−ｎは、それぞれ
トランジスタ２−１、２−２、…、２−ｎで構成される
駆動回路に接続されている。ここでは各発熱体１−１、
１−２、…、１−ｎは、高電位側の電源線３とトランジ
スタのコレクタに接続され、トランジスタのベースに印
可する信号ａ１、ａ２、…、ａｎを制御することで、各
発熱体１−１、１−２、…、１−ｎに電流を流すか流さ
ないかが制御できるようになっている。各発熱体は抵抗
として作用する。図１（２）は、サーマルヘッドの構造
を示した例である。発熱体１は、必要なドット数分を横
に並べた構成になっており、駆動ＩＣ４によって加熱制
御が行われる。駆動ＩＣ４には、トランジスタ２が複数
個（６４個、１２８個等）組み込まれており、ワイヤボ
ンディングにより発熱体１と接続されている。コネクタ
５からは駆動ＩＣ４の制御信号及び電源が入力される。

【０００３】サーマルヘッドを使用したプリンタに昇華
型熱転写プリンタがある。この昇華型熱転写プリンタ
は、比較的一様なプリント濃度が得られ、画質が良好で
あるため、カラープリンタとして利用されようとしてい
る。しかし、カラープリンタとして利用した場合、現状
では印刷濃度ムラが十分でないという問題がある。この
印刷濃度ムラを生じる原因としては各種考えられるが、
大きな原因の１つが発熱体の抵抗値のばらつきである。
このようなばらつきがあると、用紙の進行方向に延びた
縞が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】発熱体の抵抗値のばら
つきを低減するため、サーマルヘッドの製造工程で各発
熱体の抵抗値を実際に測定し、その測定結果に基づいて
所定の抵抗値になるようにレーザトリミングするなどの
対策が行われている。しかし、このような対策を行って
も、発熱体の抵抗値のばらつきは十分に小さいとは言え
ないレベルである。そこで、サーマルヘッドの完成時
に、各発熱体の抵抗値を測定して記憶し、使用時にそれ
ぞれの発熱体の発熱量が一定になるように、電流や通電
時間を各発熱体毎に制御することが行われている。しか
し、各発熱体毎に電流や通電時間を制御するためには、
各発熱体の抵抗値を記録したＲＯＭや、そのＲＯＭから
データを読み出す回路や、読み出したデータに従って各
発熱体の電流や通電時間を制御する回路が必要であり、
回路構成が複雑で高価になるという問題がある。

【０００５】また、発熱体はそれ自体が発熱するため、
使用に伴って劣化し、抵抗値が経年変化する。しかも抵
抗値の経年変化は、発熱体毎に差があり、各発熱体の抵
抗値のばらつきが大きくなる。このような抵抗値の経年
変化の発熱体毎のばらつきはそれほど大きくはないが、
やはり問題になるレベルである。上記のような対策で
は、この発熱体の抵抗値の経年変化による影響は除けな
い。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
のもので、たとえ発熱体の抵抗値がばらついても、一定
の発熱量（消費電力）になるような発熱体（抵抗体）の
駆動回路を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の第１の態様の抵抗体駆動回路は、定電圧駆
動した場合には消費電力が抵抗値に反比例し、定電流駆
動した場合には消費電力が抵抗値に比例することに着目
し、定電圧駆動と定電流駆動を時間的に切り換え、定電
圧駆動による消費電力と定電流駆動による消費電力の和
が一定になるようにすることを特徴とする。

【０００８】すなわち、本発明の第１の態様の抵抗体駆
動回路は、抵抗体を駆動する抵抗体駆動回路であって、
抵抗体に一定の電圧を印可する定電圧駆動回路と、抵抗
体に一定の電流を流す定電流駆動回路と、定電圧駆動回
路を第１の所定時間、定電流駆動回路を第２の所定時間
作動させるように切り換える駆動制御回路とを備えるこ
とを特徴とする。

【０００９】また、本発明の第１の態様の変形例とし
て、トランジスタで抵抗体を駆動する場合、定電流駆動
の回路でも電源電圧を低下させると定電圧駆動になるこ
とに着目して、電圧の異なる２つの電源を用意し、駆動
回路を一方の電源を使用する場合には定電流駆動にな
り、他方の電源を使用する場合には定電圧駆動になるよ
うに駆動回路を設定し、いずれの電源を使用するかを時
間的に切り換え、定電圧駆動による消費電力と定電流駆
動による消費電力の和が一定になるようにすることを特
徴とする。

【００１０】すなわち、本発明の第１の態様の変形例の
抵抗体駆動回路は、抵抗体を駆動する抵抗体駆動回路で
あって、第１の電圧を出力する第１の電源と、第２の電
圧を出力する第２の電源と、第１の電源と第２の電源の
いずれかから抵抗体に電力が供給されるように切り換え
るスイッチと、第１の電源から電力が供給される時には
抵抗体に一定の電圧を印可する定電圧駆動回路として作
動し、第２の電源から電力が供給される時には抵抗体に
一定の電流を流す定電流駆動回路として作動する駆動回
路とを備えることを特徴とする。本発明の第２の態様の
抵抗体駆動回路は、抵抗体における消費電力が、電流の
２乗と抵抗の積で決まる点に着目したものである。抵抗
体の抵抗値に近似した所定の抵抗値を有する定抵抗体を
抵抗に直列に接続すると、電流は抵抗体と定抵抗体の抵
抗値の和に反比例するが、抵抗体と定抵抗体の抵抗値は
近似しているため、抵抗体を流れる電流の２乗は抵抗体
の抵抗値にほぼ反比例するので、これと抵抗体の抵抗値
の積はほぼ一定とみなせる。従って、消費電力はほぼ一
定となる。

【００１１】すなわち、本発明の第２の態様の抵抗体駆
動回路は、抵抗体を駆動する抵抗体駆動回路であって、
抵抗体に直列に接続され、抵抗体の抵抗値に近似した所
定の抵抗値を有する定抵抗体と、直列に接続された抵抗
体と定抵抗体に一定の電圧を印可する定電圧駆動回路と
を備えることを特徴とする。

【００１２】発熱体の抵抗値を正確に設定することは、
前述のように難しい。しかし、駆動回路に接続する定抵
抗の抵抗値は正確に設定可能である。従って、このよう
な抵抗体駆動回路が可能である。

【００１３】上記のような抵抗体躯動回路をサーマルヘ
ッドの発熱体の駆動回路に使用すれば、発熱体の抵抗値
がばらついても発熱量を一定にすることができる。な
お、サーマルヘッド以外でも、多数の抵抗体をそれぞれ
駆動するもので、各抵抗体の抵抗値がばらつくものであ
れば、本発明が適用可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に説明する本発明の実施例
は、サーマルヘッドに本発明を適用した実施例である。
図２は本発明の第１の態様の実施例（第１実施例）を示
す基本構成であり、図３はその効果を説明する図であ
る。図２は発熱体１を定電圧駆動と定電流駆動に時分割
で切り換える回路であり、トランジスタ７と抵抗８は発
熱体１を定電圧駆動し、トランジスタ９と抵抗１０は発
熱体１を定電流駆動する。

【００１５】まず、トランジスタ９がオフの状態で、抵
抗８の入力にトランジスタ７を十分に駆動する信号が加
えられると、トランジスタ７のコレクタ・エミッタ間の
電圧Ｖｃｅは十分低くなり、発熱体１は定電圧駆動さ
れ、その消費電力Ｐ１は、発熱体の抵抗をＲｔｈ、電源
電圧をＶｃｃとすると、Ｐ１≒Ｖｃｃ^２／Ｒｔｈとな
る。したがって、消費電力Ｐ１は発熱体１の抵抗値Ｒｔ
ｈに反比例する。一方、トランジスタ７がオフの状態
で、トランジスタ９に駆動電圧Ｖｂが入力されると、抵
抗１０にはＩｅ＝（Ｖｂ−Ｖｂｅ）／Ｒｅの電流が流れ
る。ここで、Ｖｂｅはトランジスタ９のベース・エミッ
タ間電圧で、Ｒｅは抵抗１０の抵抗値である。トランジ
スタ９のコレクタ電流Ｉｃは、エミッタ電流Ｉｅとほぼ
同じであり、発熱体１の抵抗値Ｒｔｈの影響は受けない
ため、発熱体１は定電流駆動され消費電力Ｐ２は、Ｐ２
≒Ｉｅ^２・Ｒｔｈとなる。したがって、消費電力Ｐ２は
発熱体１の抵抗値Ｒｔｈに比例する。従来のサーマルプ
リンタの発熱体の駆動回路では、定電圧駆動または定電
流駆動のどちらか一方を使用するのが一般的で、どちら
の方法でも発熱量が抵抗値Ｒｔｈのばらつきの影響を大
きく受けてしまっていた。本発明では、１個の印字画素
に対して定電圧駆動と定電流駆動を時分割で行い、合計
の発熱量がほぼ一定になるように定電圧駆動の時間Ｔ１
と定電流駆動の時間Ｔ２を、駆動制御回路で制御する。

【００１６】駆動時間Ｔ１、Ｔ２は、発熱体の抵抗値Ｒ
ｔｈのほぼ中心値で、Ｐ１・Ｔ１＝Ｐ２・Ｔ２となるよ
うに設定する。したがって、発熱体の平均消費電力Ｐ３
はＰ３＝（Ｐ１・Ｔ１＋Ｐ２・Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）＝（Ｖｃｃ^２／Ｒｔｈ＋Ｉｅ^２・Ｒｔｈ）／（Ｔ１＋Ｔ２）となり、抵抗値Ｒｔｈの中心値で定電圧駆動と定電流駆
動の発熱量がほぼ同じになる。抵抗値Ｒｔｈが中心値よ
りも小さい場合にはＰ１が増加し、Ｐ２が減少すること
により発熱量の変動が少なくなる。逆に抵抗値Ｒｔｈが
中心値よりも大きい場合にはＰ１が減少し、Ｐ２が増加
することにより同様に発熱量の変動が少なくなる。図３
は定電圧駆動時の消費電力Ｐ１と定電流駆動時の消費電
力Ｐ２および本発明による平均消費電力Ｐ３の抵抗値Ｒ
ｔｈの変動による影響を示している。これより、Ｐ３は
Ｐ１、Ｐ２と比較して抵抗値Ｒｔｈによる変動が非常に
少なくなっていることがわかる。

【００１７】図４は本発明の第１の態様の変形の実施例
（第２実施例）を示す基本構成であり、図５はその効果
を説明する図である。図４も図２と同様に定電圧駆動と
定電流駆動を時分割で切り換える回路である。電源電圧
を切り換えスイッチ１４で、ＶｉとＶｖに切り換える
が、定電流駆動時の電源電圧Ｖｉと定電圧駆動時の電源
電圧Ｖｖは次のような条件を満たすように設定する。ま
ず、定電流駆動について考える。発熱体１に流す設定電
流をＩｅとした場合に、発熱体１の抵抗値Ｒｔｈが最大
の時でも以下の条件が成り立つように電源電圧Ｖｉを設
定する。（Ｒｅ＋Ｒｔｈ）・Ｉｅ≦Ｖｉここで、Ｒｅは抵抗１３の抵抗値である。さらに、トラ
ンジスタ１１の駆動電圧Ｖｂを以下のように設定する
と、発熱体１には常にＩｅの電流が流れて定電流駆動さ
れることになる。Ｖｂ＝Ｒｅ・Ｉｅ＋Ｖｂｅここで、Ｖｂｅはトランジスタ１１のベース・エミッタ
間電圧である。このときの発熱体１の消費電力Ｐ４は、
Ｐ４≒Ｉｅ^２・Ｒｔｈとなり、抵抗値Ｒｔｈに比例する
ことがわかる。

【００１８】つぎに、定電圧駆動について考える。電源
電圧をＶｖに切り換えて、発熱体１の抵抗値が最小値で
も以下の条件が満たされるようにＶｖを設定する。（Ｒｅ＋Ｒｔｈ）・Ｉｅ≧Ｖｖただし、Ｉｅは定電流駆動で設定した電流値である。こ
の場合には、図４の駆動回路は電源電圧が低すぎるため
定電流駆動できず、トランジスタ１１のコレクタ・エミ
ッタ間電圧Ｖｃｅはほとんどゼロとなるため、発熱体１
の電流値Ｉは、Ｉ≒Ｖｖ／（Ｒｅ＋Ｒｔｈ）となる。こ
こで、Ｒｅ＜＜Ｒｔｈとなるように設定すると、電流Ｉ
は発熱体１の抵抗値Ｒｔｈにほぼ反比例して、定電圧駆
動になることがわかる。

【００１９】このときの発熱体１の消費電力Ｐ５は、Ｐ
５＝Ｉ^２・Ｒｔｈ≒Ｖｖ^２／Ｒｔｈとなり、抵抗値Ｒｔ
ｈに反比例する。切り換えスイッチ１４の切り換えは、
定電流駆動の時間をＴ４とし、定電圧駆動の時間をＴ５
とした場合に、発熱体の抵抗値Ｒｔｈのほぼ中心値で、
Ｐ４・Ｔ４＝Ｐ５・Ｔ５となるようにしている。．した
がって、発熱体の平均消費電力Ｐ６はＰ６＝（Ｐ４・Ｔ
４＋Ｐ５・Ｔ５）／（Ｔ４＋Ｔ５）≒（Ｉｅ^２・Ｒｔｈ
・Ｔ４＋Ｖｖ^２・Ｔ５／Ｒｔｈ）／（Ｔ４＋Ｔ５）とな
り、抵抗値Ｒｔｈの中心値で定電圧駆動と定電流駆動の
発熱量がほぼ同じになる。抵抗値Ｒｔｈが中心値よりも
小さい場合にはＰ５が増加し、Ｐ４が減少することによ
り発熱量の変動が少なくなる。逆に抵抗値Ｒｔｈが中心
値よりも大きい場合にはＰ５が減少し、Ｐ４が増加する
ことにより同様に発熱量の変動が少なくなる。図５は定
電流駆動時の消費電力Ｐ４と定電圧駆動時の消費電力Ｐ
５および本発明による平均消費電力Ｐ６の抵抗値Ｒｔｈ
の変動による影響を示している。これより、Ｐ６はＰ
４、Ｐ５と比較して抵抗値Ｒｔｈによる変動が非常に少
なくなっていることがわかる。

【００２０】図６（１）は、本発明の第２の態様の実施
例（第３実施例）を示す基本構成であり、図７はその効
果を説明する図である。図６（１）は、発熱体１と抵抗
１７を直列接続してトランジスタ１８で定電圧駆動する
回路であるが、抵抗１７の抵抗値Ｒｃは発熱体と比較し
て十分ばらつきの少ないものを使用する。ここで、抵抗
１７の抵抗値ＲｃをＲｔｈのほぼ中心値と等しくし、Ｒ
ｔｈのばらつきをΔとすると、Ｒｔｈ＝Ｒｃ（１＋Δ）
となる。Δの値は、通常のサーマルヘッドでは経年変化
を含めても、−０．２〜＋０．２程度である。この回路
で電源電圧を２Ｖｐとした場合の発熱体１の消費電力Ｐ
７は、Ｐ７≒（２Ｖｐ／（Ｒｔｈ＋Ｒｃ））^２・Ｒｔｈ＝（Ｖｐ^２／Ｒｃ）／｛１＋Δ^２／（４・（１＋Δ））｝となる。

【００２１】一方図６（２）は、従来の一般的なサーマ
ルヘッドの駆動回路で、発熱体１をトランジスタ２で定
電圧駆動している。この場合の発熱体１の消費電力Ｐ８
は、Ｐ８≒Ｖｐ^２／Ｒｔｈ＝（Ｖｐ^２／Ｒｃ）／（１＋Δ）となる。Ｒｃのばらつきは無視できるので、本発明によ
る図６（１）の回路では、図６（２）の従来の駆動回路
と比較して発熱体１の抵抗値Ｒｔｈの変化の影響が、Δ
からΔ^２／（４・（１＋Δ））になっていることがわか
る。図７は、Δが−０．２〜＋０．２と変化した場合の
Ｐ７、Ｐ８を求めたものである。これより、図６（１）
の本発明の回路では、抵抗値Ｒｔｈの変動による影響が
非常に少なくなっていることがわかる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱体の抵抗値のばらつきによる発熱量のばらつきの影
響が、従来の駆動回路と比較して非常に少なくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１）従来の一般的なサーマルヘッドの発熱体
の駆動回路を示した回路図と、（２）その構造例を示し
た説明図である。

【図２】本発明の第１実施例を示した回路図である。

【図３】本発明の第１実施例の効果を示したを説明図で
ある。

【図４】本発明の第２実施例を示した回路図である。

【図５】本発明の第２実施例の効果を示したを説明図で
ある。

【図６】本発明の第３実施例を示した回路図である。

【図７】本発明の第３実施例の効果を示したを説明図で
ある。

【符号の説明】

１発熱体２トランジスタ３電源線４駆動ＩＣ５コネクタ６放熱板７トランジスタ８抵抗９トランジスタ１０抵抗１１トランジスタ１２抵抗１３抵抗１４切り換えスイッチ１５電源線１６電源線１７抵抗１８トランジスタ１９抵抗２０電源線２１抵抗２２電源線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】抵抗体を駆動する抵抗体駆動回路であっ
て、前記抵抗体に一定の電圧を印加する定電圧駆動回路と、前記抵抗体に一定の電流を流す定電流駆動回路と、前記定電圧駆動回路を第１の所定時間、前記定電流駆動
回路を第２の所定時間作動させるように切り換える駆動
制御回路とを備えることを特徴とする抵抗体駆動回路。
【請求項２】抵抗体を駆動する抵抗体駆動回路であっ
て、第１の電圧を出力する第１の電源と、第２の電圧を出力する第２の電源と、前記第１の電源と前記第２の電源のいづれかから前記抵
抗体に電力が供給されるように切り換えるスイッチと、前記第１の電源から電力が供給される時には前記抵抗体
に一定の電圧を印可する定電圧駆動回路として作動し、
前記第２の電源から電力が供給される時には前記抵抗体
に一定の電流を流す定電流駆動回路として作動する駆動
回路とを備えることを特徴とする抵抗体駆動回路。
【請求項３】抵抗体を駆動する抵抗体駆動回路であっ
て、前記抵抗体に直列に接続され、前記抵抗体の抵抗値に近
似した所定の抵抗値を有する定抵抗体と、直列に接続された前記抵抗体と前記定抵抗体に一定の電
圧を印可する定電圧駆動回路とを備えることを特徴とす
る抵抗体駆動回路。
【請求項４】抵抗体として作用する複数の発熱体と、各発熱体が発熱するように電力を供給する各発熱体毎に
設けられた複数の駆動回路とを備えるサーマルヘッドに
おいて、前記駆動回路として請求項１から３のいづれか１項に記
載の抵抗体駆動回路が使用されることを特徴とするサー
マルヘッド。