JP2004114568A

JP2004114568A - サーマルプリンタ

Info

Publication number: JP2004114568A
Application number: JP2002282681A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Sato; 佐藤　　浩康
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】使用によって発熱素子の抵抗値が変化することにより発生する濃度むら等を抑える。
【解決手段】カウンタ４８の積算プリント枚数が５００枚を超える毎に、抵抗値測定部４５により発熱素子３１_ｉの抵抗値Ｒ_ｉが測定される。平均抵抗値Ｒ_ｍから抵抗値Ｒ_ｉを引いて差ΔＲ１_ｉが算出され、抵抗値補正係数部４７の変換テーブルを参照して補正係数ｋ１_ｉが求められる。また、隣り合う発熱素子同士の抵抗値Ｒ_ｉ＋１，Ｒ_ｉの差ΔＲ２_ｉが算出され、抵抗値補正係数部４７の別の変換テーブルを参照して補正係数ｋ２_ｉが求められる。補正係数ｋ１_ｉに補正係数ｋ２_ｉを乗算して各発熱素子毎の補正係数ｋ_ｉが算出され、フラッシュメモリ４６に記憶される。プリントの際には、補正係数ｋ_ｉがフラッシュメモリ４６から読み出されてフレームメモリ３４の画像データが補正される。
【選択図】　　　　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーマルプリンタに関し、更に詳しくは使用によって発熱素子の抵抗値が変化することにより発生する濃度むら等を抑えるサーマルプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱転写プリンタや感熱プリンタのサーマルプリンタに用いられるサーマルヘッドは、多数の発熱素子（抵抗素子）をライン状に配列した発熱素子アレイを有する。
【０００３】
画像データに忠実な印画結果を得るには、各発熱素子の抵抗値が全て均一であることが必要である。しかしながら、発熱素子の抵抗値は、一般に５〜１０％程度のばらつきがあり、このため記録画像に濃度むらや色むら等の不都合な現象が発生する。各発熱素子の抵抗値が例えば２４００オームとなるように作製されているから、１２０〜２４０オームの抵抗値誤差がある。
【０００４】
これを改善するため、例えば特許文献１に記載されているように、各発熱素子の抵抗値に応じた補正用の変換テーブルを設け、各抵抗値に応じて通電エネルギを補正する熱転写プリンタが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０３−３００９９３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような変換テーブルは、プリンタの製造工程において測定した抵抗値データを基にして作成している。ところが、図７に示すように、発熱素子の抵抗値は、通電パルス数が積算してゆくと変化し、しかも数百枚分のプリント枚数に相当する積算通電パルス数Ｐを超えると、抵抗値の変化率が急激に大きくなる。更に使用頻度が各発熱素子毎に異なるため、抵抗値の変化の度合も各発熱素子毎に異なる。例えば、画面の一部に黒線がある同じパターンの画像を何百枚とプリントすると、その黒線を記録する発熱素子の抵抗値が他の発熱素子の抵抗値に比べて変化する度合が大きくなり、抵抗値のばらつきによる濃度むらや色むらが顕著になる。
【０００７】
本発明は、使用によって発熱素子の抵抗値が変化することにより発生する濃度むら等を抑えるようにしたサーマルプリンタを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のサーマルプリンタは、多数の発熱素子をライン状に配列したサーマルヘッドと記録紙とを相対移動しながら画像データに基づいて各発熱素子を駆動し、記録紙に画像を記録するサーマルプリンタにおいて、定期的又は所定プリント枚数毎に各発熱素子の抵抗値を測定し、この抵抗値データに基づいて画像データを補正してプリントを行うものである。また、前記画像データの補正は、各発熱素子の抵抗値と平均抵抗値との差から求めた第１補正係数と、隣り合う発熱素子同士の抵抗値の差から求めた第２補正係数とを乗算して得られる第３補正係数により行うものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明で用いるカラー感熱記録紙（以下、単に記録紙という）１０の層構造を示している。記録紙１０は、周知のカラー感熱記録材料から構成されており、ベース部材１１に対して、シアン、マゼンタ、イエローの各感熱発色層１２，１３，１４、及び透明な保護層１５が順に層設されている。シアン感熱発色層１２は、深層にあるため熱感度が最も低く、比較的大きな熱エネルギを与えときに、シアンに発色する。マゼンタ感熱発色層１３は、熱感度が中程度であり、加熱によりマゼンタに発色する。イエロー感熱発色層１４は、表面側にあるため熱感度が最も高く、比較的に小さな熱エネルギを与えた時にイエローに発色する。
【００１０】
また、各感熱発色層１２〜１４の間には、熱感度を調整するための中間層１６，１７が設けられている。また、ベース部材１１の裏面にはバック層１８が設けられている。なお、各感熱発色層１２〜１４の順番は入れ換えてもよい。保護層１５はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を主剤とする透明な樹脂層であり、各感熱発色層１２〜１４に傷が付いたりするのを防止する。
【００１１】
イエロー感熱発色層１４とマゼンタ感熱発色層１３とは、その下層になる感熱発色層を発色記録する際に、未発色の発色成分が発色することがないように、電磁線による定着性が与えられている。すなわち、マゼンタ感熱発色層１３は、最大吸収波長が約３６５ｎｍであり、この波長域の紫外線が照射されると、発色能力が消失する。イエロー感熱発色層１４は、最大吸収波長が約４２０ｎｍであり、この波長域の紫色可視光線によって発色能力が消失する。
【００１２】
本発明のカラー感熱プリンタを概略的に示す図２において、給紙カセット２１から給紙ローラ２２の回転により給紙されたカラー感熱記録紙１０は、記録紙１０の搬送路に設けられたプリント位置に送られる。水平方向に設けられた記録紙１０の搬送路に沿って、サーマルヘッド２３、プラテンローラ２４、搬送ローラ対２５、定着器２６，記録紙センサ２７が配置してある。プラテンローラ２４は、記録紙１０をサーマルヘッド２３の発熱素子アレイ３１に圧着させる。搬送ローラ対２５は、記録紙１０を往復動させる。記録紙センサ２７は、排出口近傍に設けられ、記録紙１０の検出信号を後述するカウンタ４８に送る。
【００１３】
搬送ローラ対２５による記録紙１０の矢印Ｐ方向への送りに同期させて、サーマルヘッド２３の発熱素子アレイ３１が駆動されることで、記録紙１０の各感熱発色層１２〜１４を感熱発色させる。定着器２６は、イエロー定着ランプ２８及びマゼンタ定着ランプ２９を備えている。そして、イエロー記録時に、イエロー定着ランプ２８を点灯させて、イエロー感熱発色層１４を光定着する。また、マゼンタ記録時に、マゼンタ定着ランプ２９を点灯させて、マゼンタ感熱発色層１３を光定着する。
【００１４】
発熱素子アレイ３１には、多数の発熱素子３１_１〜３１_ｎが主走査方向にライン状に形成されている（図３参照）。各発熱素子３１_１〜３１_ｎは抵抗素子から構成されており、１画素を熱記録する際に、発色の直前まで加熱するバイアス熱エネルギと、発色濃度に応じた階調表現熱エネルギとを記録紙１０に与える。イエロー定着ランプ２８は、発光ピークが４２０ｎｍ付近の紫外線を放出し、マゼンタ定着ランプ２９は、発光ピークが３６５ｎｍ付近の紫外線を放出する。
【００１５】
カラー感熱プリンタの電気的構成を示す図３において、フレームメモリ３４には、例えば電子スチルカメラで撮影した１フレームの画像データが色毎に分離された状態で書き込まれている。階調表現加熱に際して、フレームメモリ３４からプリントすべき色の画像データが１ラインずつ読み出されてラインメモリ３５に書き込まれる。このラインメモリ３５の画像データは、画素毎に読み出されてコンパレータ３６に送られる。コンパレータ３６は、各画素の画像データと階調データ（比較データ）とを比較し、画像データの方が大きい場合には「１」の信号を出力する。
【００１６】
マイクロコンピュータ３８は、例えば６４階調の場合に、１６進法で「０」〜「３Ｆ」の階調データを順番に発生する。コンパレータ３６は、マイクロコンピュータ３８から「０」の階調データが送られると、この階調データに対して各画素の画像データを順番に比較する。これにより、１ライン分の比較結果がシリアル信号としてコンパレータ３６から出力され、サーマルヘッド２３のシフトレジスタ３９に送られる。
【００１７】
１ライン分の画像データの比較が終了すると、マイクロコンピュータ３８は、「１」の階調データを発生してコンパレータ３６に送る。したがって、「０」〜「３Ｆ」の階調データを用いることにより、各画素の画像データは６４回比較され、６４ビットの駆動データに変換される。そして、この６４ビットの駆動データは、６４回に分けてシフトレジスタ３９に送られる。
【００１８】
シリアルな駆動データは、クロックによってシフトレジスタ３９内でシフトされてパラレル信号に変換される。シフトレジスタ３９でパラレル信号に変換された駆動データは、ラッチ信号に同期してラッチアレイ４０にラッチされる。ＡＮＤゲートアレイ４１は、ストローブ信号が入力されたときに、入力されている駆動信号が「１」の場合に「Ｈ」の信号を出力する。これらのラッチアレイ４０とＡＮＤゲートアレイ４１は、各画素毎に回路素子が設けられている。
【００１９】
ＡＮＤゲートアレイ４１の各出力端子には、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎがそれぞれ接続されており、出力信号が「Ｈ」の場合にトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎがオンする。これらのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎには、発熱素子３１_１〜３１_ｎが直列に接続されている。
【００２０】
各発熱素子３１_１〜３１_ｎの抵抗値Ｒ_ｉ（ｉは１〜ｎ）は、抵抗値測定部４５で測定され、これがフラッシュメモリ４６に記憶される。なお、抵抗値測定部４５は、トランジスタＴｒ_１〜Ｔｒ_ｎにより各発熱素子３１_１〜３１_ｎを１個ずつ選択してこれに所定の電圧を印加し、これの電圧降下時間から抵抗値Ｒ_ｉを測定する。
【００２１】
マイクロコンピュータ３８は、測定した抵抗値Ｒ_ｉに基づき、平均抵抗値Ｒ_ｍ（＝Ｒ_１＋Ｒ_２＋・・・＋Ｒ_ｎ／ｎ）を算出し、この平均抵抗値Ｒ_ｍとの差であるΔＲ１_ｉ（＝Ｒ_ｍ−Ｒ_ｉ）を各発熱素子毎に求める。そして、ＲＯＭからなる抵抗値補正係数部４７に予め記憶してある変換テーブルの特性曲線Ｆ１（図４参照）によりΔＲ１_ｉに対応した補正係数ｋ１_ｉを求める。
【００２２】
また、マイクロコンピュータ３８は、前記抵抗値Ｒ_ｉに基づき、隣り合う発熱素子３１_ｉ＋１，３１_ｉ同士の抵抗値Ｒ_ｉ＋１，Ｒ_ｉの差であるΔＲ２_ｉ（＝Ｒ_ｉ＋１−Ｒ_ｉ）を求める。この差をとる方向は一定とする。この一定の方向とは、発熱素子アレイ３１の長手方向を横方向に見た状態で発熱素子アレイ３１の長手方向に沿って右方向又は左方向である。そして、抵抗値補正係数部４７に予め記憶してある変換テーブルの特性曲線Ｆ２（図５参照）によりΔＲ２_ｉに対応した補正係数ｋ２_ｉを求める。この後、マイクロコンピュータ３８は、補正係数ｋ１_ｉに補正係数ｋ２_ｉを乗算して各発熱素子毎の補正係数ｋ_ｉを求め、フラッシュメモリ４６に記憶する。
【００２３】
発熱素子アレイ３１全体の中での抵抗値差を示すΔＲ１_ｉと、隣り合う発熱素子同士の抵抗値差を示すΔＲ２_ｉとでは、同じ抵抗値差でも視覚的にうけるむらの程度に相違があり、ΔＲ２_ｉの方が大きなむらとして認識される。本実施形態では、ΔＲ１_ｉ，ΔＲ２_ｉの両方についてそれぞれ最適な補正係数ｋ１_ｉ，ｋ２_ｉを求め、これらを乗算した補正係数ｋ_ｉにより画像データを補正するから、効果的にむらの発生を抑えることができる。なお、特性曲線Ｆ１，Ｆ２は、予め実験によって求めておき、抵抗値補正係数部４７に記憶しておく。
【００２４】
前記補正係数ｋ_ｉは、カラー感熱プリンタの製造工程において最初に求められ（初期抵抗値測定）、フラッシュメモリ４６に記憶されるが、プリント積算枚数が所定枚数Ｎに達する度に、抵抗値Ｒ_ｉの測定及び補正係数ｋ_ｉの算出が実施され、新しい補正係数ｋ_ｉがフラッシュメモリ４６に記憶される。なお、フラッシュメモリ４６に記憶されている旧い補正係数ｋ_ｉは、新しく算出された補正係数ｋ_ｉによって上書きされる。また、前記Ｎは、例えば５００枚とする。また、マイクロコンピュータ３８には、記録紙センサ２７から出力された記録紙１０の検出信号を受けてプリント枚数をカウントするカウンタ４８が接続されている。
【００２５】
次に、上記実施形態の作用について図６を参照して説明する。カラー感熱プリンタが１枚のプリントを行う度に、記録紙１０の検出信号が記録紙センサ２７からカウンタ４８に入力される。マイクロコンピュータ３８は、カウンタ４８の積算プリント枚数を逐次監視しており、これがＮ（＝５００枚）を超えるまでは、初期抵抗値測定によって得られた補正係数ｋ_ｉによってフレームメモリの画像データが補正されてプリントが行われる。
【００２６】
カウンタ４８の積算プリント枚数がＮを超えると、マイクロコンピュータ３８は、抵抗値測定部４５に指令して発熱素子アレイ３１の各発熱素子３１_１〜３１_ｎの抵抗値Ｒ_１〜Ｒ_ｎを測定する。抵抗値測定部４５が測定した抵抗値Ｒ_１〜Ｒ_ｎは、フラッシュメモリ４６に記憶される。また、マイクロコンピュータ３８は、カウンタ４８をリセットして積算プリント枚数を「０」とする。
【００２７】
マイクロコンピュータ３８は、抵抗値Ｒ_ｉに基づいて平均抵抗値Ｒ_ｍを算出し、この平均抵抗値Ｒ_ｍから抵抗値Ｒ_ｉを減算してΔＲ１_ｉを求め、抵抗値補正係数部４７の変換テーブルの特性曲線Ｆ１を参照して補正係数ｋ１_ｉを求める。また、隣り合う発熱素子同士の抵抗値Ｒ_ｉ＋１，Ｒ_ｉの差ΔＲ２_ｉを求めてから、特性曲線Ｆ２を参照して補正係数ｋ２_ｉを求める。マイクロコンピュータ３８は、補正係数ｋ１_ｉに補正係数ｋ２_ｉを乗算して各発熱素子毎の補正係数ｋ_ｉを求め、フラッシュメモリ４６に記憶する。これにより、旧い補正係数ｋ_ｉは、新しい補正係数ｋ_ｉで上書きされる。
【００２８】
マイクロコンピュータ３８は、フレームメモリ３４に記憶されている３色の画像データを補正係数ｋ_ｉによって補正する。記録紙１０の記録エリアの先端がサーマルヘッド２３に達すると熱記録が開始される。この熱記録に際しては、フレームメモリ３４からイエロー画像の画像データが１ライン分読み出されてラインメモリ３５にいったん書き込まれる。
【００２９】
次に、ラインメモリ３５から各画素の補正済み画像データを順番に読み出してコンパレータ３６に送り、ここで階調レベル「０」の階調データと比較される。
イエロー画像を記録する画素ではコンパレータ３６の出力が「１」となり、イエロー画像を記録しない画素では「０」となる。この各画素の比較結果は、シリアルな駆動データとしてシフトレジスタ３９に送られ、そしてクロックによってシフトレジスタ３９内でシフトされてパラレルな駆動データに変換される。このパラレルな駆動データは、ラッチアレイ４０でラッチされてから、ＡＮＤゲートアレイ４１に送られる。
【００３０】
マイクロコンピュータ３８は、幅が長いバイアス加熱用パルスを発生させ、ストローブ信号としてＡＮＤゲートアレイ４１に送る。ＡＮＤゲートアレイ４１は、ストローブ信号とラッチアレイ４０の出力信号との論理積を出力するから、ＡＮＤゲートアレイ４１の各出力端子のうち、ラッチアレイ４０の出力端子が「１」となっているものが「１」を出力する。例えば、ＡＮＤゲートアレイ４１の第１番目の出力端子が「１」の場合には、トランジスタＴｒ１がオンするから、発熱素子３１_１が通電されて発熱する。これにより、発熱素子３１_１がバイアス加熱用パルスに応じた時間だけ通電され、バイアス熱エネルギーを記録紙１０に与える。
【００３１】
前記バイアス加熱が終了する前に、マイクロコンピュータ３８は階調レベルが「０」の階調データを発生してコンパレータ３６に送り、再び各画素の画像データと比較する。この比較によってシリアルな駆動データが形成され、この駆動データがシフトレジスタ３９に書き込まれる。バイアス加熱が終了すると、マイクロコンピュータ３８は、パルス幅が短い階調表現用パルスを発生する。この階調表現用パルスはストローブ信号としてＡＮＤゲートアレイ４１に送られる。このストローブ信号によって発熱素子３１_１が短時間通電され、イエロー感熱発色層を階調レベル「１」の濃度に発色させる。
【００３２】
以下、マイクロコンピュータ３８が階調レベルを「１」から「３Ｆ」まで順番に変化させるために、各階調レベルに応じた駆動データがコンパレータ３６から出力される。これにより、各発熱素子３１_１〜３１_ｎが補正された画像データに応じた回数だけ通電され、記録紙１０に階調表現熱エネルギーを与えて所望の濃度に発色させる。例えば、６４階調の場合には、最大濃度の画素に対しては、階調表現のために６４個のパルス電流が発熱素子に供給される。
【００３３】
イエロー画像の第１ラインが記録されると、記録紙１０が１画素分送られ、これとともにフレームメモリ３４からイエロー画像の第２ライン目の画像データが読み出される。このイエロー画像の第２ライン目の画像データに基づいて、記録紙１０に第２ライン目が熱記録される。イエロー画像を熱記録した部分には、イエロー定着ランプ２８から４２０ｎｍ付近の近紫外線が照射される。これにより、イエロー感熱記録材料に含有されたジアゾニウム塩化合物が分解して発色能力が消失する。
【００３４】
イエロー画像を熱記録及び光定着が済むと、搬送ローラ対２５が逆転して記録紙１０を戻し、記録エリアが再びサーマルヘッド２３の位置にくると、搬送ローラ対２５が順転してマゼンタ画像が１ラインずつマゼンタ感熱発色層に記録される。このマゼンタ画像の発色熱エネルギーは、イエロー画像の発色熱エネルギーよりも大きいが、イエロー感熱発色層は既に光定着されているので、このイエロー感熱発色層が再度発色することはない。マゼンタ画像を記録した記録紙１０には、マゼンタ定着ランプ２９から３６５ｎｍ付近の紫外線が照射され、マゼンタ感熱発色層が光定着される。
【００３５】
搬送ローラ対２５が逆転して記録紙１０を戻し、記録エリアが再びサーマルヘッド２３の位置にくると、搬送ローラ対２５が順転してシアン画像が１ラインずつシアン感熱発色層に記録される。このシアン感熱発色層は、発色熱エネルギーが通常の保管状態では発色しない値になっているので、シアン感熱発色層に対しては光定着性が与えられていない。こうしてイエロー画像，マゼンタ画像，シアン画像の熱記録が終了した記録紙１０は、カラー感熱プリンタの外に排出される。排出口近傍に設けられた記録紙センサ２７が記録紙１０の検出信号をカウンタ４８に送る。カウンタ４８はプリント積算枚数を１だけインクリメントする。
【００３６】
以上説明した実施形態では、フラッシュメモリに記憶されている旧い補正係数は、新しく算出された補正係数によって上書きされるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、フラッシュメモリの記憶容量の限度において、旧い補正係数をすべて履歴として残すようにしてもよい。この場合には、各発熱素子の抵抗値の変化率が分かるから、サーマルヘッドの寿命を予測でき、サーマルヘッドの交換時期を液晶パネル等に表示することも可能になる。
【００３７】
また、上記実施形態では、プリント積算枚数が５００枚を超える毎に、抵抗値測定を行ったが、本発明はこの数値に限定されないのは勿論であり、例えば８００枚毎でもよい。また、抵抗値測定を行う時期を判断するために、使用量の目安となるプリント枚数を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、例えばサーマルヘッドの駆動時間やカラー感熱プリンタの稼働時間、あるいは１ヶ月毎等の定期的な期間を用いてもよい。この１ヶ月毎を用いる場合は、マイクロコンピュータに内蔵した時計により月変わりが分かるから、月が変わって最初に電源を投入した際に抵抗値測定を行うようにすればよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、補正係数等を記憶する記憶手段として、フラッシュメモリを用いたが、電池でバックアップされたＲＡＭを用いてもよい。また、本発明は、感熱記録の他に、熱転写記録に対しても同様に適用することができる。
また、ラインプリンタの他に、シリアルプリンタにも利用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のサーマルプリンタによれば、定期的又は所定プリント枚数毎にサーマルヘッドの各発熱素子の抵抗値を測定し、この抵抗値データに基づいて画像データを補正してプリントを行うので、使用によって発熱素子の抵抗値が変化することにより発生する濃度むら等を抑えることができる。また、従来から一般的に用いられている各発熱素子の抵抗値と平均抵抗値との差から求めた第１補正係数だけでなく、同じ抵抗値差でも視覚的にうけるむらの程度が大きい隣り合う発熱素子同士の抵抗値差から求めた第２補正係数をも加味した第３補正係数を用いているので、効果的にむらの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録紙１０の層構造を示す説明図である。
【図２】カラー感熱プリンタの概略図である。
【図３】カラー感熱プリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】各発熱素子の抵抗値と平均抵抗値との差に対応した補正係数を求める変換テーブルの特性曲線Ｆ１を示すグラフである。
【図５】隣り合う発熱素子同士の抵抗値の差に対応した補正係数を求める変換テーブルの特性曲線Ｆ２を示すグラフである。
【図６】カラー感熱プリンタの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】積算通電パルス数に対する抵抗値変化率を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　　記録紙
２３サーマルヘッド
３１　　発熱素子アレイ
３１_１〜３１_ｎ　　発熱素子
３８　　マイクロコンピュータ
４５　　抵抗値測定部
４６　フラッシュメモリ
４７　　抵抗値補正係数部
４８　カウンタ

Claims

多数の発熱素子をライン状に配列したサーマルヘッドと記録紙とを相対移動しながら画像データに基づいて各発熱素子を駆動し、記録紙に画像を記録するサーマルプリンタにおいて、
定期的又は所定プリント枚数毎に各発熱素子の抵抗値を測定し、この抵抗値データに基づいて画像データを補正してプリントを行うことを特徴とするサーマルプリンタ。
前記画像データの補正は、各発熱素子の抵抗値と平均抵抗値との差から求めた第１補正係数と、隣り合う発熱素子同士の抵抗値の差から求めた第２補正係数とを乗算して得られる第３補正係数により行うことを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタ。