JP2000094731A

JP2000094731A - サーマルプリント装置の蓄熱量測定方法、及び蓄熱量補正方法

Info

Publication number: JP2000094731A
Application number: JP26542998A
Authority: JP
Inventors: Kimiyasu Mizuno; 公靖水野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はサーマルプリント装置における熱制
御技術に関し、特にサーマルヘッドの蓄熱量を測定し、
階調データそのものに対して畜熱補正を行い、より容易
なサーマルプリント装置のその測定結果に従って補正を
行う熱補正方法を提供するものである。【解決手段】補正階調数演算回路２には階調データが
入力し、畜熱量記憶部３には初期時通電開始直前の畜熱
量（補正すべき階調数）のデータが記憶されており、補
正階調数演算回路２は上記畜熱量記憶部３から畜熱量
（補正すべき階調数）のデータを読み出し、読み出した
データに従って入力した階調データの減算処理を行う。
上記補正階調数演算回路２による演算結果は、平均階調
数演算回路４にも供給され、平均階調数の演算が行わ
れ、演算結果は畜熱量演算回路５に送られ、次のライン
における畜熱量（補正すべき階調数）として記憶され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はサーマルプリント装
置における熱制御技術に関し、特にサーマルヘッドの蓄
熱量測定方法、及び蓄熱量補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリント装置は、複数の発熱抵
抗体で構成されるサーマルヘッドを有し、この発熱抵抗
体に対し、印字データに従った電圧を加え、抵抗発熱を
利用して印字を行う。また、印字データは階調データで
あり、階調値に合わせ、個々の発熱抵抗体への電圧印加
時間を制御し、印刷処理を行っている。このため、サー
マルプリント装置において、高画質化、高速印刷化のた
めには印加電圧制御、印加時間制御、熱制御等の各種制
御技術の開発が不可欠である。

【０００３】特に、熱制御技術は各発熱抵抗体の蓄熱量
によって印刷濃度が左右されるので、重要であり、従来
の熱制御では蓄熱量を求め、その量に応じてサーマルヘ
ッドの発熱抵抗体への印加エネルギーを制御する印字方
法が行われている。また、上記印加エネルギーの制御
は、例えば発熱抵抗体への印加パルス幅、あるいは印加
電圧を変えることにより行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蓄熱量
に応じた印加パルス幅、あるいは印加電圧の変化量を決
定するのは困難である。例えば、蓄熱量に応じてパルス
幅を可変する場合、設定するパルス幅の計算を行い、蓄
熱量の異なる各ドットに対して同じ計算を行う必要があ
る。

【０００５】したがって、蓄熱量に応じた印加パルス
幅、あるいは印加電圧の変化量を設定することは困難で
あり、またその変化量を決定したとしても、変化量に応
じた、任意の値のパルス幅や電圧をつくるための回路構
成は複雑になる。

【０００６】本発明は上記課題を解決するため、印字階
調データそのものに対して蓄熱補正を行い、より容易な
サーマルプリント装置の熱補正方法を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は請求項１記載
の発明によれば、サーマルプリント装置において、Ｎラ
イン目印字の通電開始直前における蓄熱量の階調数をＴ
（Ｎ）とし、Ｎ−１ライン目に印字した階調ｘのデータ
に対応した値を表す関数をξ（ｘ）とし、Ｎ−１ライン
目印字の通電終了からＮライン目印字の通電開始までの
時間をＫ（Ｎ−１）とし、系の熱時定数をτとすると
き、Ｎライン目印字の通電開始直前における蓄熱量を以
下の式により求める

【０００８】

【数３】

【０００９】サーマルプリント装置の蓄熱量測定方法を
提供することによって達成できる。このように、本例は
系の蓄熱量を計算式により計算することができ、この計
算式によって得られたデータに基づいて対応する階調数
を求め、蓄熱補正する構成である。

【００１０】請求項２の記載は、前記請求項１記載の発
明において、例えば前記計算式の

【００１１】

【外２】

【００１２】を直線で近似、あるいは定数として計算す
る構成である。このように構成することにより、より容
易に計算結果を得ることができる。上記課題は請求項３
記載の発明によれば、サーマルプリント装置において、
Ｎライン目印字の通電開始直前における蓄熱量の階調数
をＴ（Ｎ）とし、Ｎ−１ライン目に印字した階調ｘのデ
ータに対応した値を表す関数をξ（ｘ）とし、Ｎ−１ラ
イン目印字の通電終了からＮライン目印字の通電開始ま
での時間をＫ（Ｎ−１）とし、系の熱時定数をτとする
とき、Ｎライン目印字の通電開始直前における蓄熱量を
以下の式により求め、

【００１３】

【数４】

【００１４】該計算式で求めた蓄熱量を印字しようとす
る階調データから差し引くことによって、蓄熱補正を行
うサーマルプリント装置の蓄熱補正方法を提供すること
によって達成できる。

【００１５】請求項４の記載は、前記請求項３の記載に
おいて、階調数に制限値を設け、補正された階調数が前
記制限値よりも小さいときは、前記制限値により印字を
行う印字手段を有する構成である。

【００１６】また、請求項５の記載は、前記請求項３の
記載において、階調数に制限値を設け、補正する前の階
調数が前記制限値よりも小さいときは、前記補正する前
の階調数により印字を行う印字手段を有する構成であ
る。

【００１７】このように構成することにより、容易に蓄
熱補正を行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。図１は本例の方式を適用した
サーマルプリント装置のシステム構成図である。サーマ
ルプリント装置１は、補正階調数演算回路２、蓄熱量記
憶部３、平均階調数演算回路４、蓄熱量演算回路５で構
成されている。

【００１９】補正階調数演算回路２には、１ラインのド
ット毎の階調データがシリアルに入力する。また、蓄熱
量記憶部３には初期時通電開始直前の蓄熱量（補正すべ
き階調数）のデータが記憶されており、補正階調数演算
回路２は、上記蓄熱量記憶部３から蓄熱量（補正すべき
階調数）のデータを読み出し、読み出したデータに従っ
て入力した階調データの減算処理を行う。尚、上記減算
処理が行われたデータを補正済み階調データとする。

【００２０】上記補正階調数演算回路２による演算結果
は、印字階調データとして不図示のサーマルヘッドに送
られ、感熱紙への印刷処理が行われる。一方、補正済み
階調データは平均階調数演算回路４にも供給される。平
均階調数演算回路４は、印字するラインの補正済み階調
データの平均値を求める回路であり、その演算結果は、
１ライン分の補正済み階調データが、平均階調演算回路
４に全て入力された後に出力される。その出力は、蓄熱
量演算回路５に供給される。蓄熱量演算回路５は、平均
階調数演算回路４から供給されるデータを受け取り、蓄
熱量記憶部３から蓄熱量（前述の補正階調数演算回路２
が読み出したものと同じデータ）を読み出す。そのデー
タと、新たに供給されたデータとを用いて、新たなライ
ン印字の通電開始直前におけ蓄熱量の計算を行う。

【００２１】蓄熱量演算回路５の計算結果は、再度蓄熱
量記憶部３に供給される。蓄熱量記憶部３は、供給され
たデータを次のラインにおける蓄熱量（補正すべき階調
数）として記憶する。上記演算処理を各印字ライン毎に
繰り返す。

【００２２】尚、不図示のサーマルヘッドは、例えばド
ライバ回路を含む発熱抵抗体で構成され、感熱用紙、或
いは熱転写リボンを介して用紙に印字を行う。また、上
述の感熱用紙、或いは熱転写リボンは印字機構によって
搬送される。以上の構成において、以下にその処理動作
を説明する。

【００２３】尚、本例は印字するドットの大きさを変え
ることによって、階調を表現するサーマルプリント装置
を例にとり説明する。このサーマルプリント装置の記録
周期は、印字するラインによらず、常に一定であるとす
る。また、この装置は、印字する各ドット毎に、印字し
ようとする階調数と同じ数の高速パルスをサーマルヘッ
ドの発熱抵抗体に与えることにより、印字する。

【００２４】上述のような装置では、ある階調数の印字
のためにヘッドの発熱抵抗体に与えられる熱量は、階調
数と１パルス分のエネルギーとの積にほぼ比例すると考
えることができる。通常、１パルス分のエネルギーを一
定にして印字を行うので、熱量と階調数が比例している
ということができる。この場合、蓄熱量が得られれば、
それに対応する階調数を求め、その値を各ドットの印字
階調データから差し引くことで蓄熱補正をすることが可
能となる。つまり、印字階調データそのものに、蓄熱補
正をすることができる。これは、従来の手法のような複
雑な回路を付加することなく、比較的簡単に蓄熱補正が
できることを意味する。

【００２５】先ず、蓄熱量の変化過程について考察す
る。ここでは、１ライン目印字の通電開始直前の蓄熱量
を０とし、Ｎライン目印字の通電開始直前の蓄熱量につ
いて考えることにする。本例では、Ｎ−１ライン目印字
の通電直後の蓄熱量は、Ｎ−１ライン目印字の通電開始
直前までの蓄熱量Ｑ（Ｎ−１）と、Ｎ−１ライン目の印
字による新たな蓄熱の増加分ｑ（Ｎ−１）の和であると
考えられる。これに、Ｎ−１ライン目印字の通電終了直
後からＮライン目印字の通電開始直前までの時間、つま
り、冷却時間Ｋ（Ｎ−１）による冷却分を考慮したもの
が、Ｎライン目印字の通電開始直前の蓄熱量Ｑ（Ｎ）で
あると考えられる。

【００２６】ここで、サーマルヘッドの熱時定数をτと
すると、これは、式(1) のように表すことができる。
尚、１ドットを印字のためにヘッドに与える階調数と同
じ数のパルスにより構成されたパルス列における、パル
スとパルスの間に存在する無通電時間は無視することと
する。

【００２７】

【数５】

【００２８】熱量と階調数は比例すると考えているの
で、式(1) は、

【００２９】

【数６】

【００３０】のように書くことができる。ここで、Ｔ
（Ｎ）、ｔ（Ｎ−１）はそれぞれ、Ｎライン目印字の通
電開始直前における蓄熱量Ｑ（Ｎ）を階調数に換算した
もの、Ｎ−１ライン目の印字による蓄熱の増加分ｑ（Ｎ
−１）を階調数に換算したものである。

【００３１】本例では、このように蓄熱量の変化を階調
数に対応させた変化に置き換えて考え、式(2) を用いて
蓄熱量を計算する。さて、Ｔ（Ｎ−１）はＮ＝１のとき
０であるので、１ライン目の印字からの蓄熱量の累積を
計算することにより求めることができる。しかしなが
ら、Ｎ−１ライン目の印字による新たな蓄熱の増加分ｔ
（Ｎ−１）の求め方が問題となる。そこで、次にこの求
め方について述べる。

【００３２】図２に印字階調数と記録濃度との関係を示
す。この図において、任意の小区間において、印字階調
数と記録濃度との関係が、線形であると仮定する。さ
て、この仮定の下では、式(2) は次のように書き換えら
れる。

【００３３】

【数７】

【００３４】ただし、Ｄ（Ｎ）は、Ｔ（Ｎ）を記録濃度
値に換算したもの、ｄ（Ｎ−１）はｔ（Ｎ−１）を記録
濃度値に換算したものである。このｄ（Ｎ−１）が求め
られれば、式(2) におけるｔ（Ｎ−１）が求められるこ
とになる。そのために、一定の階調で印字を行う場合を
考える。このとき、与えるエネルギーも一定となるの
で、各印字ライン毎に一定の、新たな蓄熱の増加分ｑ_c
があると考えられる。冷却時間Ｋ（Ｎ−１）は、Ｎ−１
ライン目に印字した階調数により一意に決まるものであ
るので、同様に一定値となる。ｑ_cに相当する記録濃度
値をｄ_c，冷却時間の一定値をＫ_offとすると、式(3)
は、

【００３５】

【数８】

【００３６】となる。

【００３７】

【外３】

【００３８】なので、式(4) において、Ｎ＝∞における
極限が存在する。その極限Ｄ_cnvを求めると、

【００３９】

【数９】

【００４０】となる。これより、

【００４１】

【数１０】

【００４２】が得られる。Ｄ_cnvは、一定の階調数で印
字した際の、蓄熱量の変化の収束値を記録濃度値に変換
した値を意味する。これは、次のようにして、比較的容
易に得ることができる。一定の階調数で、副走査方向に
できる限り長い印字を行う。そして、その印字結果の記
録濃度を副走査方向に沿って測定していく。その各測定
結果から、１ライン目の印字の記録濃度値を差し引く
（以降、差し引いた結果を濃度差とよぶ）。この濃度差
の変化をグラフにしたとき、収束する値がＤ_cnvとなる
（図３参照）。なお、Ｄ_cnvは、印字する階調数の変化
に伴い変化するので、それぞれにおいて求める必要はあ
る。このようにして、Ｄ_cnvが求められるので、式(6)
により任意の階調におけるｄ_cを求めることができる。

【００４３】このｄ_cから、それに相当する階調数ｔ_c
を求める。先の仮定における任意の小区間を図４に示す
ように、ある階調数における記録濃度から、その階調に
対する濃度差の収束値Ｄ_cnvの幅とする。このようにす
ると、同図のようにＤ_cnvに対応する階調数Ｔ_cnvを決
めることができる。それを用いて、式(6) を

【００４４】

【数１１】

【００４５】のように書き換えることができる。さら
に、式(7) を式(2) に代入すると

【００４６】

【数１２】

【００４７】が得られる。これにより、Ｎライン目印字
の通電開始直前における蓄熱量を求めることができる。
なお、ξ（ｘ）は、印字階調数ｘとＴ_cnvとの関係を表
す関数である。

【００４８】本例は、式(8) により蓄熱量を階調数に換
算した値で計算し、印字しようとする階調データから差
し引くことで、蓄熱補正を行うものである。ところで、
Ｋ（Ｎ）は、階調の変化に伴い変化するものである。Ｋ
（Ｎ）が最も大きくなるのが、印字階調データが０のと
きである。逆に、最も小さくなるのが、最高階調数のと
きである。Ｋ（Ｎ）の変化する範囲は、この２つの値に
より表される。一般的に、その範囲はτに比べ非常に小
さい。よって、

【００４９】

【外４】

【００５０】は、その範囲で直線として近似できること
になる。または、

【００５１】

【外５】

【００５２】を定数として考えることもできる。これに
より、式(8) の計算を簡略化することが可能である。以
上のように、本実施形態例では蓄熱量の計算結果を階調
数として表現し、印字しようとするドットの階調データ
から、蓄熱量に相当する階調数を差し引くことで蓄熱補
正を行うものである。

【００５３】尚、補正された階調数が少なすぎてその階
調数で印字した場合に濃度が低すぎることが起こり得
る。その場合は階調数に制限値を設け、補正された階調
数が制限値よりも小さいときは、制限値により印字を行
うようにすれば印字濃度が低すぎるというような状態を
防止することができる。

【００５４】逆に、補正された階調数が大きすぎてその
階調数で印字した場合には濃度が高すぎることが起こり
得る。その場合は階調数に制限値を設け、補正する前の
階調数が制限値よりも小さいときは、補正する前の階調
数により印字を行うようにすれば印字濃度が高すぎると
いうような状態を防止することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば計算式によって得られる蓄熱測定値を使用し、蓄熱
補正を施すことにより、従来手法のように、印字パルス
幅を変えるというような複雑な回路を必要とせず、容易
に蓄熱補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態例の熱補正方法を適用するサーマル
プリント装置のシステム構成図である。

【図２】階調数に対する記録濃度の特性を示す図であ
る。

【図３】印字ラインに対応した印字濃度の関係を示す図
である。

【図４】階調数に対する記録濃度の関係を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１サーマルプリント装置２補正階調数演算回路３蓄熱量記憶部４平均階調数演算回路５蓄熱量演算回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーマルプリント装置において、Ｎライ
ン目印字の通電開始直前における蓄熱量の階調数をＴ
（Ｎ）とし、Ｎ−１ライン目に印字した階調ｘのデータ
に対応した値を表す関数をξ（ｘ）とし、Ｎ−１ライン
目印字の通電終了からＮライン目印字の通電開始までの
時間をＫ（Ｎ−１）とし、系の熱時定数をτとすると
き、Ｎライン目印字の通電開始直前における蓄熱量を以
下の式により求めることを特徴とするサーマルプリント
装置の蓄熱量測定方法。【数１】
【請求項２】前記計算式の【外１】を直線で近似、あるいは定数として計算することを特徴
とする請求項１記載のサーマルプリント装置の蓄熱量測
定方法。
【請求項３】サーマルプリント装置において、Ｎライ
ン目印字の通電開始直前における蓄熱量の階調数をＴ
（Ｎ）とし、Ｎ−１ライン目に印字した階調ｘのデータ
に対応した値を表す関数をξ（ｘ）とし、Ｎ−１ライン
目印字の通電終了からＮライン目印字の通電開始までの
時間をＫ（Ｎ−１）とし、系の熱時定数をτとすると
き、Ｎライン目印字の通電開始直前における蓄熱量を以
下の式により求め、【数２】該計算式で求めた蓄熱量を印字しようとする階調データ
から差し引くことによって、蓄熱補正を行うことを特徴
とするサーマルプリント装置の蓄熱量補正方法。
【請求項４】階調数に制限値を設け、補正された階調
数が前記制限値よりも小さいときは、前記制限値により
印字を行う印字手段を有することを特徴とする請求項３
記載のサーマルプリント装置の蓄熱量補正方法。
【請求項５】階調数に制限値を設け、補正する前の階
調数が前記制限値よりも小さいときは、前記補正する前
の階調数により印字を行う印字手段を有することを特徴
とする請求項３記載のサーマルプリント装置の蓄熱量補
正方法。