JP2003191517A - サーマルプリンタ、サーマルプリンタにおける印字制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数色の印字が可能なサーマルプリンタに
おいて印字濃度のムラを低減する。 【解決手段】 通電期間は、３つの区間Ｉ〜IIIに区分
されており、ストローブ信号ＳＴの３つのパルスＰ_I〜
Ｐ_IIIに同期して、データＯ_I〜Ｏ_IIIが夫々印字ヘッド
部に出力される。データＯ_I〜Ｏ_IIIは、前回の印字色と
今回の印字色とに基づいて決定され、各ビットの「１」
「０」の値により各区間I〜IIIでの通電の有無が指定さ
れる。印字ヘッド部にて発熱素子に通電されると、電源
電圧Ｖsに電圧降下が生ずるが、区間IIの終点近傍での
電圧検出値Ｖ0に基づいて、区間Ｉ〜IIIの時間長Ｔ_I〜
Ｔ_IIIを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、付与される熱エネ
ルギー量に応じて複数の色を発色する感熱紙にそれら複
数の色を発色させることが可能なサーマルプリンタ、お
よび、このようなサーマルプリンタにおける印字制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリンタは、印字ヘッド部に設
けられた多数の発熱素子を選択的に通電することによ
り、印字媒体である感熱紙への印字を実現する。すなわ
ち、印字ヘッド部は、感熱紙の幅方向に配列され、夫々
が印字の１ドットに対応する多数の発熱素子を備えてお
り、各ラインの印字パターン（すなわち、１ライン内の
どのドットを発色させるか）に応じて各発熱素子への通
電の有無を設定することで１ラインずつ印字を行なう。

【０００３】ところで、感熱紙には、異なる色の層を重
ねて構成され、付与される熱エネルギー量に応じて２つ
の異なる色を発色できるようにしたものがある。このよ
うな感熱紙に対応したサーマルプリンタでは、発熱素子
への通電量に基づいて感熱紙へ付与する熱エネルギー量
を変化させることにより、２色印字を行なう。例えば、
小さな熱エネルギーで淡色（例えば赤色）を発色し、大
きな熱エネルギーで濃色（例えば黒色）を発色する加色
型の感熱紙では、発熱素子への通電量を小さなレベルに
設定することで淡色を印字し、発熱素子への通電量を大
きなレベルに設定することで濃色を印字することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１は、加色型の感熱
紙について、付与される熱エネルギー量（横軸）と、発
色される色（縦軸）との関係を示す。同図に示すよう
に、熱エネルギー量をゼロから増加させていき、熱エネ
ルギー量があるレベルに達すると感熱紙の発色状態は赤
へ変化し、熱エネルギー量が更に大きなレベル以上にな
ると黒へ変化する。また、感熱紙の特性として、所定以
上のエネルギー量では、濃度が飽和する。

【０００５】図１から分かるように、熱エネルギー量の
変化に対する色の変化の度合いは、黒色の領域よりも赤
色の領域の方が大きい。このため、例えば熱エネルギー
量がΔＥだけ変化した場合、黒色の領域では濃度変化は
僅かであるが、赤色の領域での濃度変化は大きくなる。
したがって、加色型の感熱紙に印字する場合、赤色（淡
色）については、熱エネルギー量の変動に応じて濃度が
敏感に変化し、濃度ムラが発生し易くなる。同様の理由
で、減色型の感熱紙（付与される熱エネルギー量が小さ
い場合に濃色、大きい場合に淡色を発色する感熱紙）の
場合も濃色について濃度ムラが発生し易くなる。

【０００６】上述のように、サーマルプリンタにおいて
は、１ラインの印字パターンに応じて、どの発熱素子に
通電するかが決定される。このため、同時に通電される
発熱素子の個数に応じて、発熱素子の全体の消費電流が
変化する。そして、全体の消費電流が大きいほど電源電
圧には大きな電圧降下が発生するから、１ラインの印字
パターンに応じて電源電圧が変化することになる。かか
る電圧変化に応じて各発熱素子への通電量も変化し、そ
の結果、感熱紙へ付与される熱エネルギー量も変化す
る。このため、特に、熱エネルギー量の変化に対して濃
度が敏感に変化する色（加色型では淡色、減色型では濃
色）を印字する際に、印字濃度が変化して濃度のムラが
目立つことになってしまう。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、複数色の印字が可能なサーマルプリンタにおいて
印字濃度のムラを低減することことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
付与される熱エネルギー量に応じて複数の色を発色する
感熱紙に前記複数の色で印字することが可能なサーマル
プリンタであって、通電されることにより発生した熱エ
ネルギーを前記感熱紙に付与するための発熱素子と、前
記発熱素子へ通電するための通電手段と、前記通電手段
から前記発熱素子へ印加される電圧を検出するための電
圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出された電圧
と、前記感熱紙に発色させるべき色とに基づいて、前記
通電手段による前記発熱素子への通電量を制御するため
の通電量制御手段と、を備えることを特徴とする。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、通電手段か
ら発熱素子へ印加される電圧と、発色させる色とに基づ
いて、発熱素子への通電量を制御する。このため、発熱
素子への印加電圧が変動した場合にも、発熱素子への通
電量の変化を抑えることができ、これにより、感熱紙に
付与される熱エネルギー量の変化に起因する濃度ムラを
低減することができる。

【００１０】また、請求項２に記載された発明は、請求
項１記載のサーマルプリンタにおいて、前記通電量制御
手段は、前記通電手段が前記発熱素子へ通電する時間の
長さに基づいて通電量を制御することを特徴とする。

【００１１】また、請求項３に記載された発明は、請求
項２記載のサーマルプリンタにおいて、前記通電手段に
よる前記発熱素子への通電期間は複数の区間に分割され
ており、前記通電量制御手段は、前記感熱紙に発色させ
るべき色に基づいて前記複数の区間のうち何れの区間に
通電すべかを決定する通電区間決定手段と、前記検出さ
れた電圧に基づいて前記複数の区間のうち少なくとも一
の区間の時間長を決定する通電時間決定手段と、を含む
ことを特徴とする。

【００１２】また、請求項４に記載された発明は、請求
項３記載のサーマルプリンタにおいて、前記複数の区間
の前記通電期間に対する時間長の比率は固定されてお
り、前記通電時間決定手段は、前記検出された電圧に基
づいて前記通電期間の時間長を決定し、該決定した時間
長と、前記少なくとも一の区間の比率とに基づいて、当
該少なくとも一の区間の時間長を決定することを特徴と
する。

【００１３】また、請求項５に記載された発明は、請求
項３または４記載のサーマルプリンタにおいて、前記複
数の色は、前記感熱紙に第１の量以上の熱エネルギーが
付与された場合に発色される第１の色と、前記第１の量
よりも小さな第２の量の熱エネルギーが付与された場合
に発色される第２の色とを含み、前記複数の区間のうち
少なくとも一つは、前記第２の色を発色させる場合に原
則として前記発熱素子への通電を要する区間として予め
定められており、前記通電時間決定手段は、前記予め定
められた区間で検出された電圧に基づいて、当該予め定
められた区間の時間長を決定することを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明によれば、第２の色を
印字する際に原則として通電が行なわれる区間で検出さ
れた電圧に基づいて、当該区間の時間長を決定する。上
記のように、感熱紙に比較的小さな熱エネルギー量が付
与された場合に発色される第２の色については、熱エネ
ルギー量の変化に対して濃度が敏感に変化する。このた
め、第２の色を印字する際に通電される区間での電圧検
出値を用いて、当該区間の時間長を決定することで、第
２の色の濃度ムラを効果的に低減することができる。

【００１５】また、請求項６に記載された発明は、請求
項５記載のサーマルプリンタにおいて、前記通電時間決
定手段は、前記予め定められた区間の終了時点近傍で検
出された電圧に基づいて、当該予め定められた区間の時
間長を決定することを特徴とする。

【００１６】また、請求項７に記載された発明は、請求
項３乃至６のうち何れか１項記載のサーマルプリンタに
おいて、前記通電時間決定手段は、複数回の時間長決定
処理における前記検出された電圧の履歴に基づいて前記
時間長を決定することを特徴とする。

【００１７】請求項７記載の発明によれば、複数回の時
間長決定処理における検出電圧の履歴に基づいて時間長
を決定することで、印字動作毎に電圧の検出値が変動す
る場合にも、その変動を抑えて、濃度ムラを低減するこ
とができる。

【００１８】なお、請求項８〜１２に記載された発明
は、通電されることにより発生した熱エネルギーを感熱
紙に付与するための発熱素子と、前記発熱素子へ通電す
るための通電手段とを備え、付与される熱エネルギー量
に応じて複数の色を発色する感熱紙に前記複数の色で印
字することが可能なサーマルプリンタにおける印字制御
方法に係るものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施形態であるサーマルプリンタについて説明する。
なお、本実施形態では、サーマルプリンタにより加色形
の感熱紙に２色の印字を行なう場合について説明する
が、本実施形態のサーマルプリンタは減色形の感熱紙に
も適用が可能である。

【００２０】図２は、本実施形態のサーマルプリンタが
備える印字ヘッド部１０の構成図である。同図に示すよ
うに、印字ヘッド部１０は、１ライン分の印字を行なう
ための発熱体１２を備えている。発熱体１２は、印刷ヘ
ッドの先端に感熱紙の幅方向に配列されたＮ個（例えば
５１２個）の発熱素子（抵抗素子）１２ａから構成され
ており、発熱素子１２ａが選択的に通電加熱されること
により、感熱紙上に１ライン分の画素を形成する。

【００２１】発熱体１２には、各発熱素子１２ａを独立
に通電加熱するための駆動回路１４が接続されている。
駆動回路１４は、各発熱素子１２ａに対応して設けられ
たＮ個の駆動素子１４ａを備えている。駆動素子１４ａ
は、論理的な動作が２入力のＮＡＮＤ素子で表現される
素子であり、例えば、ＰＮＰトランジスタをワイヤード
オア接続することにより実現される。駆動素子１４ａの
出力端子は対応する発熱素子１２ａの一方の端子に接続
されている。各発熱素子１２ａの他方の端子は、ヘッド
電源１８に接続されている。また、ヘッド電源１８から
発熱素子１２ａへの電源供給ラインには電圧センサ２２
が設けられている。

【００２２】各駆動素子１４ａの一方の入力端子にはイ
ンバータ素子１５を介してストローブ信号ＳＴが入力さ
れ、他方の入力端子にはラッチレジスタ１６の各ビット
値が入力される。ラッチレジスタ１６はシフトレジスタ
２０に接続されている。シフトレジスタ２０は同期クロ
ックＣＬに同期して１ライン分の印字データを１ビット
ずつシフトさせながら取り込み、ラッチレジスタ１６は
ラッチ信号Ｌをトリガーとしてシフトレジスタ２０の各
ビットの値をラッチする。なお、印字データは、印字の
１ライン毎に、発色すべき画素に対応するビットを
「１」、非発色とすべき画素に対応するビットを「０」
としたデータである。

【００２３】上記の構成によれば、ストローブ信号ＳＴ
がローレベル（アクティブレベル）になると、ラッチレ
ジスタ１６にラッチされた値が「１」であるビットに対
応する駆動素子１４ａについては、両入力がハイレベル
となる。この場合、駆動素子１４ａの出力はローレベル
となるので、ヘッド電源１８の電源電圧Ｖsとの間に電
位差が生じ、電流がヘッド電源１８から発熱体１２ａを
通って駆動素子１４ａへ流れる。こうして通電が行なわ
れた発熱素子１２ａは加熱されて熱エネルギーを発生
し、感熱紙は、この発熱素子１２ａに対向する部分にお
いて発色する。このように、印字データの各ビットの
「０」「１」の並び方に応じたパターンで１ライン毎に
感熱紙に印字が行なわれることになる。

【００２４】図３は、本実施形態のサーマルプリンタ３
０のシステム構成図である。同図に示すように、サーマ
ルプリンタ３０は、上記した印字ヘッド部１０のほか、
ＣＰＵ３２、制御回路部３４、データバッファ３６、第
１セレクタ３７、２色用論理回路３８、単色用論理回路
３９、２色用セレクタ４０、単色用セレクタ４１、第２
セレクタ４２、受信バッファ４４、温度センサ４６、Ａ
／Ｄ変換器４８等を備えている。

【００２５】データバッファ３６は、４つのデータバッ
ファＢ１〜Ｂ４に区分されており、受信バッファ４４と
共に、ＲＡＭ内に夫々所定のメモリ領域を割り当てられ
ることにより構成されている。制御回路部３４は、同期
クロック出力回路３４ａ、通電タイマ３４ｂ、および通
電信号出力回路３４ｃを備えており、ＣＰＵ３２からの
指示に応じて、同期クロックＣＬ、ラッチ信号Ｌ、スト
ローブ信号ＳＴ、その他のタイミング信号を出力する。
また、温度センサ４６は印字ヘッド部１０の近傍に配設
されており、印字ヘッド部１０の温度（以下、ヘッド温
度Ｓという）に応じた信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器４
８は、上記した電圧センサ２２および温度センサ４６の
出力信号をデジタル信号に変換して、ＣＰＵ３２へ供給
する。

【００２６】なお、サーマルプリンタ３０は、感熱紙に
２色の印字を行なう２色印字モードと、黒色のみで印字
を行なう単色印字モードの２つのモードで動作すること
ができる。第１セレクタ３７は、これらの動作モードに
応じて、２色用論理回路３８および単色用論理回路３９
の何れか一方を選択し、また、第２セレクタ４２は選択
された２色用セレクタ４０または単色用セレクタ４１の
何れか一方を選択してその出力を印字ヘッド部１０に供
給する。本実施形態では、主に、２色印字モードの動作
について説明する。

【００２７】受信バッファ４４には、ホストコンピュー
タから受信した印字データが一時的に格納される。上述
したように、２色印字モードでは、感熱紙に赤・黒の２
色の印字が可能であり、これに応じて、各色に対応した
印字データがホストコンピュータから送信されてくる。
以下の記載では、今回印字すべきラインの黒および赤の
印字データを、夫々、Ｄb（ｎ）およびＤr（ｎ）で表
し、前回印字したラインの黒および赤の印字データを、
夫々、Ｄb（ｎ−１）およびＤr（ｎ−１）で表す。

【００２８】４つのデータバッファＢ１〜Ｂ４のうち、
データバッファＢ１およびＢ３には、夫々、今回印字す
べき黒および赤の印字データＤb（ｎ）およびＤr（ｎ）
が格納され、また、データバッファ３６ｂおよび３６ｄ
には、夫々、前回の黒および赤の印字データＤb（ｎ−
１）およびＤr（ｎ−１）が格納される。なお、データ
バッファＢ１〜Ｂ４へのデータ格納はＣＰＵ３２により
制御される。すなわち、ＣＰＵ３２は、印字の１ライン
毎に、データバッファＢ１およびＢ３の格納データを、
夫々、データバッファＢ２およびＢ４に移動させると共
に、受信バッファ４４にバッファされた黒および赤の印
字データを１ライン分取り出して、夫々、データバッフ
ァＢ１およびＢ３に格納する。

【００２９】上述のように、感熱紙への印字色は、発熱
素子１２ａから感熱紙へ付与される熱エネルギー量に応
じて変化する。発熱素子１２ａが発生する熱エネルギー
量は、発熱素子１２ａへの通電量に比例し、この通電量
は、発熱素子１２ａに供給する電流、電圧、および通電
時間の積に比例する。本実施形態のサーマルプリンタ３
０では、各発熱素子１２ａへの通電時間を変化させるこ
とで、印字色を制御することとしている。より具体的に
は、図４（Ａ）に示すように、ストローブ信号ＳＴをロ
ーレベル（アクティブレベル）とする期間を例えば３つ
の区間Ｉ〜IIIに分割し、各発熱素子１２ａについて、
どの区間で通電を行なうかによって通電量を変化させ
る。また、図４（Ｂ）に示すように、区間Ｉ〜IIIのう
ちどの区間に通電を行なうかは、前回の印字色および今
回の印字色の組み合わせに応じて決定する。なお、後述
するように各区間Ｉ，II，IIIの長さＴ_I，Ｔ_II，Ｔ_III
は条件によって変化し得るが、本実施形態では、Ｔ_I，
Ｔ_II，Ｔ_IIIの比率Ｒ_Ｉ：Ｒ_II：Ｒ_IIIは固定とし、例え
ば、Ｒ_Ｉ：Ｒ_II：Ｒ_III＝２０％：３０％：５０％とし
ている。

【００３０】上記した通電区間の決定は、２色用論理回
路３８により行なわれる。すなわち、２色用論理回路３
８は、データバッファＢ１およびＢ３に格納された今回
の印字データＤb（ｎ），Ｄr（ｎ）およびデータバッフ
ァＢ１およびＢ３に格納された前回の印字データＤb
（ｎ−１），Ｄr（ｎ−１）に基づいて、各発熱素子１
２ａについて、区間Ｉ〜IIIの何れの区間で通電するか
を示すデータを出力する。

【００３１】図５は、２色用論理回路３８をより詳細に
示す。同図に示すように、２色用論理回路３８は、デー
タバッファＢ１〜Ｂ４の各ビットを入力とする３つの論
理回路Ｉ〜IIIを備えている。論理回路Ｉ〜IIIは、デー
タバッファＢ１〜Ｂ４に格納されたＤb（ｎ），Ｄb（ｎ
−１），Ｄr（ｎ），Ｄr（ｎ−１）の各ビット値に対し
て次の論理演算を実行して、夫々、区間I〜IIIでの各発
熱素子１２ａへの通電の有無に対応したＮビットのデー
タＯ_I，Ｏ_II，Ｏ_IIIを生成する。ただし、次式におい
て、「・」は対応するビットどうしの論理積を取ること
を表し、また、「＋」は対応するビットどうしの論理和
を取ることを表す。

【００３２】[数１] ２色用セレクタ４０は、２色用論理回路３８が出力した
データＯ_I，Ｏ_II，Ｏ_{I II}を夫々シリアル化し、制御回路
部３４からのタイミング信号に応じて、データＯ_I，Ｏ
_II，Ｏ_IIIの順で、第２セレクタ４２を介して、印字ヘ
ッド部１０へ出力する。

【００３３】図６は、本実施形態における各種信号のタ
イミングチャートであり、（ａ）は各印字ラインの開始
を表すトリガーＴＲを、（ｂ）は印字ヘッド部１０に出
力されるデータＯ_I〜Ｏ_IIIを、（ｃ）はラッチ信号Ｌ
を、（ｄ）はラッチレジスタ１６へのラッチデータを、
（ｅ）はストローブ信号ＳＴを、（ｆ）は電圧検出のタ
イミングを表す電圧検出トリガーＶＴＲを、（ｇ）はヘ
ッド電源１８の電源電圧Ｖsを、夫々示している。

【００３４】同図の（ａ）に示すようにトリガーＴＲが
ハイレベル（アクティブレベル）になると、同図の
（ｂ）に示すように、先ず、区間Ｉに対応するデータＯ
_Iが印字ヘッド部１０に出力される。このデータＯ_Iは、
制御回路部３４からのクロック信号ＣＬに同期してシフ
トレジスタ２０に順次取り込まれ、同図の（ｃ），
（ｄ）に示すように、ラッチ信号Ｌがローレベル（アク
ティブレベル）になるのに応じて、区間Ｉの開始直前の
タイミングでラッチレジスタ１６にラッチされ、その
後、区間IIのデータＯ_IIがシフトレジスタ２０に取り込
まれる。以後、同様に、区間IIおよびIIIの開始のタイ
ミングでラッチ信号がローレベルとなり、これに同期し
て、データＯ_IIおよびＯ_IIIがラッチレジスタ１６にラ
ッチされる。

【００３５】また、同図の（ｅ）に示すように、制御回
路部３４は、上記した区間Ｉ，II，IIIの時間長Ｔ_I，Ｔ
_II，Ｔ_IIIに夫々対応するパルス幅を有するパルス信号
Ｐ_I，Ｐ_II，Ｐ_IIIを順次連続的にストローブ信号ＳＴと
して出力する。これらパルス信号Ｐ_I，Ｐ_II，Ｐ_IIIのパ
ルス幅は、ＣＰＵ３２により指定された時間を通電タイ
マ３４ｂがカウントすることにより設定される。

【００３６】上述のように、印字ヘッド部１０では、ス
トローブ信号ＳＴがローレベルであり、かつ、ラッチレ
ジスタ１６にラッチされた値が「１」であるビットに対
応した発熱素子１２ａが通電加熱される。そして、ラッ
チレジスタ１６には区間Ｉ〜IIIに対応してＯ_I，Ｏ_II，
またはＯ_IIIがラッチされるから、前回の印字色と、今
回の印字色とに応じて、各発熱素子１２ａにどの区間で
通電されるかが決定されることになる。

【００３７】例えば、上記図４（Ｂ）のに示すよう
に、前回の印字色が黒（Ｄb（ｎ−１）＝１）、今回の
印字色が赤（Ｄr（ｎ）＝１）である場合は、Ｏ_I＝１，
Ｏ_II＝０，Ｏ_III＝０となるから、区間Ｉのみで通電が
行なわれる。また、同図のに示すように前回の印字色
が赤（Ｄr（ｎ−１）＝１）、今回の印字色が赤（Ｄb
（ｎ）＝１）である場合は、Ｏ_I＝０，Ｏ_II＝１，Ｏ_III
＝０となるから、区間IIのみで通電が行なわれる。さら
に、同図のに示すように、前回印字が無く（Ｄr（ｎ
−１）＝Ｄb（ｎ−１）＝０）、今回の印字色が赤（Ｄr
（ｎ）＝１）である場合には、Ｏ_I＝１，Ｏ_II＝１，Ｏ
_III＝０となるから、区間ＩおよびIIで通電が行なわれ
る。

【００３８】このように、今回同じ赤色を印字する場合
でも、前回の印字色に応じて通電区間を選択すること
で、発熱素子１２ａの印字履歴の影響を小さくすること
ができる。すなわち、今回の印字を行なう時点では、発
熱素子１２ａには前回の印字の際に発生した熱エネルギ
ーがある程度残存しているから、この残存している熱エ
ネルギー分を補正すべく前回の印字色に応じて通電区間
を変化させているのである。本実施形態では、黒を印字
する場合には赤を印字する場合よりも発熱素子１２ａが
大きな熱エネルギーを発生するから、前回黒を印字した
場合には赤を印字した場合よりもより大きな熱エネルギ
ーが残存しており、さらに、前回赤を印字した場合には
印字が無かった場合よりも大きな熱エネルギーが残存し
ていることになる。そこで、今回の印字色が同じ赤であ
るとしても、前回の印字色が黒である場合には区間Ｉの
み通電し、前回の印字色が赤である場合には区間Ｉより
時間の長い区間IIのみ通電し、前回印字無しである場合
には区間ＩおよびIIの両方に通電することで、前回の発
熱量が大きいほど通電時間を短くしている。今回黒を印
字する場合も同様に、前回の印字色が黒であれば区間Ｉ
およびIIIに通電し、前回の印字色が赤であれば区間II
およびIIIに通電し、前回印字無しであれば区間Ｉ〜III
の全てに通電することで、前回の発熱量が大きいほど通
電時間を短くしている。

【００３９】以上のように、前回の印字色に応じて通電
区間を選択して通電時間を変化させることで、発熱素子
１２ａから感熱紙へ付与される熱エネルギー量が印字履
歴に応じて変動するのを抑えることができる。

【００４０】なお、上記の説明では、２色印字モードに
ついて述べたが、ここで、単色印字モードの動作につい
て簡単に説明する。単色印字モードでは、印字データは
一色分しかないので、バッファＢ１〜Ｂ４により過去３
回の印字データと今回の印字データを格納できる。そこ
で、図７に示すように、通電期間を例えば４つの区間Ｉ
〜IVに区分し、単色用論理回路３９は過去３回の印字履
歴と今回の印字の有無とに基づいて、何れの区間に通電
するかを表すデータＯ_I〜Ｏ_IVを出力する。また、制御
回路部３４は、ストローブ信号ＳＴとして、区間Ｉ〜IV
に対応したパルスＰ_I〜Ｐ_IVを出力する。そして、上記
した２色印字モードの場合と同様に、各区間Ｉ〜IVに同
期して、データＯ_I〜Ｏ_IVおよびパルスＰ_I〜Ｐ_IVを印字
ヘッド部１０に出力することで、各通電素子１２ａに対
して印字履歴に応じた通電を行なう。

【００４１】ところで、サーマルプリンタ３０では、１
ライン毎に発熱素子１２ａに通電加熱することにより印
字を行なっている。このため、図６の（ｇ）に示すよう
に、通電時にはヘッド電源１８の電源電圧Ｖsに電圧降
下が生ずるが、その電圧降下の度合いは、１ライン当た
りの発色ドット数によって変動する。なぜなら、１ライ
ン当たりの発色ドット数が多いほど、通電される発熱素
子１２ａの個数も大きくなり、その結果、発熱体１２全
体の消費電流が大きくなるからである。

【００４２】また、図１を参照して述べたように、加色
型の感熱紙の場合、淡色（本実施形態では赤）の濃度は
付与される熱エネルギー量の変化に対して敏感に変化す
る。このため、上記のように１ライン当たりの発色ドッ
ト数に応じた電圧降下が生ずると、それに伴って、発熱
素子１２ａが発生する熱エネルギーが変動することとな
り、濃度ムラが目立ってしまう。

【００４３】そこで、本実施形態では、ヘッド電源１８
の電源電圧Ｖsを電圧センサ２２により検出し、その検
出値Ｖ0に基づいて各区間Ｉ〜IIIの時間長Ｔ_Ｉ〜Ｔ_III
を決定することにより、電源電圧Ｖsの電圧降下の影響
を抑制することとしている。すなわち、発熱素子１２ａ
が発生する熱エネルギー量は、電流と電圧と通電時間の
積に比例し、このうち、電圧降下に伴って電流および電
圧が減少するから、その分、通電時間を増加させること
で、発熱素子１２ａが発生する熱エネルギー量の変化を
抑えるのである。

【００４４】なお、図４（Ｂ）から分かるように、今回
の印字色が「赤」である場合には、前回の印字色が
「黒」である場合を除いて原則として区間IIで通電が行
なわれる。そして、赤色の濃度ムラを抑えるには、赤色
を印字する際に生ずる電圧降下に基づいて、通電時間を
調整するのが有効である。また、図６（ｇ）から分かる
ように、区間IIでの電圧降下はその終了時期付近で最も
大きくなる。そこで、本実施形態では、区間IIの終了時
近傍で電圧検出トリガーＶＴＲを立ち上げ、このタイミ
ングで電圧センサ２２の出力をＡ／Ｄ変換器４８を介し
てＣＰＵ３２に取り込むようにしている。

【００４５】図８は、電源電圧Ｖsに基づいて通電時間
Ｔ_I〜Ｔ_IIIを計算すべくＣＰＵ３２が実行する処理のフ
ローチャートである。同図に示すフローチャートは、上
記のように、電圧検出トリガーＶＴＲの立ち上がりをト
リガーとして起動される。

【００４６】先ず、ステップ１００において、電圧セン
サ２２による電源電圧Ｖsの検出値Ｖ0が取り込まれ、続
くステップ１０２において、温度センサ４６によるヘッ
ド温度の検出値Ｓ0が取り込まれる。

【００４７】ステップ１０４では、過去所定回の処理に
おける電源電圧Ｖsの検出値Ｖ0と、今回の処理における
検出値Ｖ0との平均値Ｖcが計算される。本実施形態で
は、例えば過去３回分の検出値Ｖ0の値をＶ（ｎ−
３），Ｖ（ｎ−２），Ｖ（ｎ−１）に記憶しておき、こ
れらの値と、今回の検出値Ｖ0の平均値Ｖcを、 Ｖc＝（Ｖ（ｎ−３）＋Ｖ（ｎ−２）＋Ｖ（ｎ−１）＋
Ｖ0）／４ により計算している。ただし、過去何回分のＶ0の値を
用いて平均値をとるかは適宜定めればよい。また、平均
をとる際に適宜重み付けをしてもよい。

【００４８】次に、ステップ１０６において、ヘッド温
度Ｓの検出値Ｓ0に基づいて、基本通電時間Ｔ0が、次式
により計算される。

【００４９】 Ｔ0＝−Ａ・（Ｓ0＋２７３）＋Ｂ（μ秒） ここで、（Ｓ0＋２７３）は印字ヘッド部１０の絶対温
度であり、また、ＡおよびＢは定数であって、それらの
値は、例えば、夫々−２．８および１２５０である。

【００５０】ステップ１０８では、電源電圧Ｖsの公称
値（電圧降下が生じない状態での電圧）Ｖhに基づい
て、電圧補正係数Ｑvが次式により計算される。

【００５１】Ｑv＝（２４／Ｖh）² ステップ１１０では、通電周期ＳＬＴ（ライン間の印字
処理の間隔；図６（ａ）を参照）に基づいて速度補正係
数Ｑsが次式により計算される。

【００５２】Ｑs＝Ｃ・log₁₀ＳＬＴ＋Ｄ ただし、ＣおよびＤは定数であり、それらの値は、例え
ば、夫々０．８３および１．０７である。

【００５３】ステップ１１２では、使用する感熱紙の種
類に応じた濃度調整係数Ｑdの値が取得される。この濃
度調整係数Ｑdは、例えば、感熱紙の種類毎にメモリに
格納しておくと共に、感熱紙の種類を指定するスイッチ
を設けておき、指定された感熱紙に応じた値をメモリか
ら取得するようにする。ただし、感熱紙の種類によって
特性に大差がない場合は、Ｑdの値を常に「１」として
もよい。

【００５４】ステップ１１４では、ステップ１０４で求
めた平均値Ｖcに基づいて、電圧降下補正係数Ｑbが次式
により計算される。

【００５５】Ｑb＝Ｅ・（Ｖh−Ｖc）＋Ｆ ただし、ＥおよびＦは定数であり、それらの値は、例え
ば、夫々０．２および１．２である。これら定数Ｅおよ
びＦの値は、電圧降下幅（Ｖh−Ｖ0）の種々の値に対し
て、最適な印字結果が得られるような電圧降下補正係数
Ｑbの値を実験的に求め、この実験結果を線形近似する
ことにより決定したものである。図９は、かかる実験結
果の一例を示す。同図において、横軸が電圧降下幅（Ｖ
h−Ｖ0）、縦軸が補正係数Ｑbであり、黒点が実験値を
表している。この実験値を線形近似してＱb＝０．２・
（Ｖh−Ｖ0）＋１．２が得られる。

【００５６】ステップ１１６では、上記のように求めた
各係数を用いて、通電時間Ｔ（＝Ｔ _I＋Ｔ_II＋Ｔ_III）が
次式により計算される。

【００５７】Ｔ＝Ｔ0・Ｑv・Ｑd・Ｑs・Ｑb ステップ１１８では、次式のように、通電時間の平均値
Ｔcに、Ｔ_I，Ｔ_II，Ｔ _IIIの割合Ｒ_I，Ｒ_II，Ｒ_IIIを掛
けることにより、各区間の通電時間Ｔ_I，Ｔ_II，Ｔ_IIIが
計算される。

【００５８】Ｔ_I ＝Ｒ_I ・Ｔc Ｔ_II ＝Ｒ_II・Ｔc Ｔ_III＝Ｒ_III・Ｔc ステップ１２０では、上記のように求められた通電時間
Ｔ_I，Ｔ_II，Ｔ_IIIが制御回路部３４に送られ、タイマー
回路３４ａに書き込まれる。これにより、次のトリガー
ＴＲに応じて次ラインの印字が行なわれる際には、各パ
ルスＰ_I〜Ｐ_IIIの時間長（すなわち各区間Ｉ〜IIIの長
さ）が夫々Ｔ_I，Ｔ_II，Ｔ_IIIに設定されることとなる。

【００５９】最後に、ステップ１２２において、次式の
ように、Ｖ（ｎ−３），Ｖ（ｎ−２），Ｖ（ｎ−１）の
値が更新された後、処理は終了する。

【００６０】Ｖ（ｎ−３）←Ｖ（ｎ−２） Ｖ（ｎ−２）←Ｖ（ｎ−１） Ｖ（ｎ−１）←Ｖ0 以上説明したように、本実施形態のサーマルプリンタ３
０によれば、電源電圧Ｖs（つまり発熱体１２への印可
電圧）を検出し、通電時間Ｔを、検出値Ｖ0が小さいほ
ど長くなるように補正している。このため、１ライン当
たりの発色ドット数によって電源電圧Ｖsが変動した場
合にも、発熱素子１２ａへの通電量の変動は抑制され
る。したがって、本実施形態によれば、発熱素子１２ａ
から感熱紙に付与される熱エネルギー量の変動を小さく
することが可能となり、これにより、印字濃度のムラを
低減することができる。

【００６１】また、赤色印字に対応する区間IIで検出し
た電源電圧Ｖsの値を用いることにより、赤色を印字す
る際の実際の電圧値に基づいて通電時間が補正されるこ
とになるので、赤色の濃度ムラをより効果的に低減する
ことができる。すなわち、一般に、隣接するライン間で
印字パターンが大きく変化することは少ないから、ある
ラインの印字動作時の電源電圧Ｖsの波形と、次のライ
ンでの印字動作時の電源電圧Ｖsの波形とはほぼ一致す
ると考えられる。したがって、今回の印字動作の区間II
で検出した電源電圧Ｖsの値は、次回の印字動作の区間I
Iにおける電源電圧Ｖsによく近似していると考えられ、
この検出値を用いることにより、赤色が印字される際の
実際の電圧値に基づいて、赤色の濃度ムラを抑えるうえ
でより効果的な通電時間を求めることができるのであ
る。

【００６２】そして、電圧降下幅は、区間IIの終了時付
近で最も大きくなるから、区間IIが終了時近傍のタイミ
ングで検出した電源電圧Ｖsの値を用いて通電時間を計
算することで、赤色印字の際の通電エネルギー量が不足
するのを確実に防止することができる。これにより、赤
色の濃度ムラを更に効果的に低減することが可能とな
る。

【００６３】また、過去所定回数（上記例では３回）の
電源電圧Ｖsの検出値Ｖ0と、今回の処理での電源電圧Ｖ
sの検出値Ｖ0の平均値Ｖcを用いて、各区間Ｉ〜IIIの長
さＴ _I〜Ｔ_IIIを計算することで、印字ライン毎に通電量
が細かく変動することに起因する濃度ムラを低減するこ
ともできる。すなわち、電源電圧Ｖsの検出値Ｖ0は印字
ライン毎にばらつく可能性があり、また、Ａ／Ｄ変換器
４８による量子化誤差もＶ0のばらつきの原因となるた
め、このような検出値Ｖ0をそのまま用いて通電時間Ｔ
を計算すると、その計算値も１ライン毎にばらつくこと
になる。これに対して、本実施形態では、過去所定回の
検出値Ｖ0の履歴に基づいて計算した平均値Ｖcを用いる
ことにより、印字ライン毎のばらつきを抑えて、印字ラ
イン間での濃度ムラを低減することができるのである。
なお、電源電圧Ｖsの検出値Ｖ0の平均値Ｖcを用いる代
わりに、通電時間Ｔは検出値Ｖ0自体を用いて計算し、
この通電時間Ｔについて過去所定回の計算値と今回の計
算値との平均値を求めることとしてもよい。

【００６４】ところで、上記実施形態では、電源電圧Ｖ
sの検出値Ｖ0に基づいて通電時間Ｔ（＝Ｔ_I＋Ｔ_II＋Ｔ
_III）を決定し、これに各区間の比率Ｒ_I〜Ｒ_IIIを掛け
ることにより、各区間の時間長Ｔ_I〜Ｔ_IIIを計算するこ
ととした。しかしながら、上記図４（Ｂ）から分かるよ
うに、赤色を印字する場合に通電が行なわれるのは区間
ＩおよびIIのみであるから、区間Ｉ，IIの時間長Ｔ_I，
Ｔ_IIのみを電源電圧Ｖsの検出値Ｖ0に基づいて計算し、
区間IIIの時間長Ｔ_IIIは固定値とすることとしてもよ
い。あるいは、赤色を印字する場合に区間Ｉで通電が行
なわれるのは前回の印字色が「黒」の場合のみであるか
ら、区間IIの時間長Ｔ_IIのみを電源電圧Ｖsの検出値Ｖ0
に基づいて決定することとしてもよい。

【００６５】また、上記実施形態では、図４（Ｂ）に示
すように、前回の印字色および今回の印字色の組み合わ
せに応じて区間Ｉ〜IIIの何れの区間に通電するかを決
定し、電源電圧Ｖsの検出値Ｖ0に基づいて各区間の時間
長を決定することとした。しかしながら、このような区
間に区分することなく、直接、計算した通電時間Ｔの長
さだけ通電を行なうこととしてもよい。例えば、次表に
例示するように、前回の印字色と今回の印字色との組み
合わせに応じて、印字履歴を補正するための印字履歴係
数Ｈsを予め記憶しておいて、図８のステップ１１６で
は印字履歴係数Ｈsを含めてＴ＝Ｔ0・Ｑv・Ｑd・Ｑs・
Ｑb・Ｈsにより通電時間Ｔを計算し、この通電時間Ｔだ
け発熱素子１２ａへ連続的に通電する（すなわち、スト
ローブ信号ＳＴを通電時間Ｔの長さだけ連続的にローレ
ベルとする）のである。 [表１]

【００６６】なお、上記実施形態では加色型の感熱紙に
印字する場合について説明したが、減色型の感熱紙の場
合にも、上記実施形態と同様に、区間IIで検出した電源
電圧Ｖsの値に基づいて通電時間を補正することによ
り、濃色についての濃度ムラを低減することができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、複数色の印字が可能な
サーマルプリンタにおいて印字濃度のムラを低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加色型の感熱紙についての、付与される熱エネ
ルギー量と、発色される色との関係を示す。

【図２】本実施形態のサーマルプリンタが備える印字ヘ
ッド部の構成図である。

【図３】本実施形態のサーマルプリンタ３０のシステム
構成図である。

【図４】図４（Ａ）はストローブ信号を示す図であり、
図４（Ｂ）は、前回の印字色および今回の印字色の組み
合わせと、通電区間との関係を示す図である。

【図５】２色用論理回路をより詳細に示す図である。

【図６】本実施形態における各種信号のタイミングチャ
ートである。

【図７】単色モードにおける通電期間の区分の例を示す
図である。

【図８】ＣＰＵが通電時間を計算すべく実行する処理の
フローチャートである。

【図９】電圧降下補正係数Ｑbを求める際に用いられる
各定数を決定するための実験結果の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 印字ヘッド部 １２ 発熱体 １２ａ 発熱素子 １４ 駆動回路 １４ａ 駆動素子 ２２ 電圧センサ ３０ サーマルプリンタ ３２ ＣＰＵ ３４ 制御回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岡 正明 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C066 AA03 AD01 CB01 CB05 CB06 CB09

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 付与される熱エネルギー量に応じて複数
   の色を発色する感熱紙に前記複数の色で印字することが
   可能なサーマルプリンタであって、 通電されることにより発生した熱エネルギーを前記感熱
   紙に付与するための発熱素子と、 前記発熱素子へ通電するための通電手段と、 前記通電手段から前記発熱素子へ印加される電圧を検出
   するための電圧検出手段と、 前記電圧検出手段により検出された電圧と、前記感熱紙
   に発色させるべき色とに基づいて、前記通電手段による
   前記発熱素子への通電量を制御するための通電量制御手
   段と、を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のサーマルプリンタにおい
   て、 前記通電量制御手段は、前記通電手段が前記発熱素子へ
   通電する時間の長さに基づいて通電量を制御することを
   特徴とするサーマルプリンタ。
3. 【請求項３】 請求項２記載のサーマルプリンタにおい
   て、 前記通電手段による前記発熱素子への通電期間は複数に
   分割されており、 前記通電量制御手段は、前記感熱紙に発色させるべき色
   に基づいて前記複数の区間のうち何れの区間に通電すべ
   かを決定する通電区間決定手段と、前記検出された電圧
   に基づいて前記複数の区間のうち少なくとも一の区間の
   時間長を決定する通電時間決定手段と、を含むことを特
   徴とするサーマルプリンタ。
4. 【請求項４】 請求項３記載のサーマルプリンタにおい
   て、前記複数の区間の前記通電期間に対する時間長の比
   率は固定されており、前記通電時間決定手段は、前記検
   出された電圧に基づいて前記通電期間の時間長を決定
   し、該決定した時間長と、前記少なくとも一の区間の比
   率とに基づいて、当該少なくとも一の区間の時間長を決
   定することを特徴とするサーマルプリンタ。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載のサーマルプリン
   タにおいて、 前記複数の色は、前記感熱紙に第１の量以上の熱エネル
   ギーが付与された場合に発色される第１の色と、前記第
   １の量よりも小さな第２の量の熱エネルギーが付与され
   た場合に発色される第２の色とを含み、 前記複数の区間の少なくとも一つは、前記第２の色を発
   色させる場合に原則として前記発熱素子への通電を要す
   る区間として予め定められており、 前記通電時間決定手段は、前記予め定められた区間で検
   出された電圧に基づいて、当該予め定められた区間の時
   間長を決定することを特徴とするサーマルプリンタ。
6. 【請求項６】 請求項５記載のサーマルプリンタにおい
   て、前記通電時間決定手段は、前記予め定められた区間
   の終了時点近傍で検出された電圧に基づいて、当該予め
   定められた区間の時間長を決定することを特徴とするサ
   ーマルプリンタ。
7. 【請求項７】 請求項３乃至６のうち何れか１項記載の
   サーマルプリンタにおいて、前記通電時間決定手段は、
   複数回の時間長決定処理における前記検出された電圧の
   履歴に基づいて前記時間長を決定することを特徴とする
   サーマルプリンタ。
8. 【請求項８】 通電されることにより発生した熱エネル
   ギーを感熱紙に付与するための発熱素子と、前記発熱素
   子へ通電するための通電手段とを備え、付与される熱エ
   ネルギー量に応じて複数の色を発色する感熱紙に前記複
   数の色で印字することが可能なサーマルプリンタにおけ
   る印字制御方法であって、 前記通電手段から前記発熱素子へ印可される電圧を検出
   する電圧検出ステップと、 前記電圧検出手段により検出された電圧と、前記感熱紙
   に発色させるべき色とに基づいて、前記通電手段による
   前記発熱素子への通電量を制御する通電量制御ステップ
   と、を備えることを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載のサーマルプリンタにおけ
   る印字制御方法において、 前記通電手段による前記発熱素子への通電期間は複数の
   区間に分割されており、 前記通電量制御ステップは、前記感熱紙に発色させるべ
   き色に基づいて前記複数の区間のうち何れの区間に通電
   すべかを決定する通電区間決定ステップと、前記検出さ
   れた電圧に基づいて前記複数の区間のうち少なくとも一
   の区間の時間長を決定する通電時間決定ステップと、を
   含むことを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のサーマルプリンタにお
    ける印字制御方法において、 前記複数の色は、前記感熱紙に第１の量以上の熱エネル
    ギーが付与された場合に発色される第１の色と、前記第
    １の量よりも小さな第２の量の熱エネルギーが付与され
    た場合に発色される第２の色とを含み、 前記複数の区間のうち少なくとも一つは、前記第２の色
    を発色させる場合に原則的に前記発熱素子への通電を要
    する区間として予め定められており、 前記通電時間決定ステップでは、前記予め定められた区
    間で検出された電圧に基づいて当該予め定められた区間
    の時間長を決定することを特徴とする方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のサーマルプリンタに
    おける印字制御方法において、前記通電時間決定ステッ
    プでは、前記予め定められた区間の終了時点近傍で検出
    された電圧に基づいて当該予め定められた区間の時間長
    を決定することを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 請求項９乃至１１のうち何れか１項記
    載のサーマルプリンタにおける印字制御方法において、
    前記通電時間決定ステップでは、複数回の時間長決定処
    理における前記検出された電圧の履歴に基づいて、前記
    少なくとも一の区間の時間長を決定することを特徴とす
    る方法。