JP2004338296A

JP2004338296A - ラインサーマルプリンタ及びその制御方法

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Publication number: JP2004338296A
Application number: JP2003139187A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Yamada; 智仁山田; Satoshi Nakajima; 聡中嶋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】回路規模の拡大を伴わずに、簡易かつ汎用的に適用できる制御手段を提供し、ラインサーマルプリンタの印字品質を向上させる。
【解決手段】過去、現在、未来の印字データを、各々シリアルデータとして記憶する少なくとも３つのシフトレジスタ２０１と、シフトレジスタ２０１に記憶されたシリアルデータを所定の論理演算により合成する論理回路２０２と、当該論理回路で合成された合成データに基づき、発熱抵抗体の通電時間を定める通電回路５０３、５０４とを備えるようにした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラインサーマルプリンタ及びその使用方法に係わり，その制御方法に関する。また，本発明の幾つかの態様はその他の印刷技術を用いるプリンタにも関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラインサーマルプリンタは当該技術分野では周知である。記録媒体もしくはプリントヘッドを記録位置へ移動した後，発熱体の選択及び加熱プロセスが行われドットラインを記録する。発熱体の数及び形成パターン並びにヘッド及び記録媒体の運動方向に依存して発熱体列は個々の図形を形成する。あるいは，連続ドット列の合成・組合せにより文字，バーコードもしくはグラフィックが形成される。
【０００３】
媒体への情報記録は微小な点（以降，印字ドット）により構成され，連続した印字ドットを均一に形成する事が望まれる。しかし，発熱体より発生した総熱量の一部は記録媒体へ伝導されずにヘッドの発熱体近傍に蓄えられる為，ヘッド又は記録媒体が次回印字位置に走査後，前回印字したドットと同一の加熱プロセスを実施すると，蓄えられた熱量に新たに発生した熱量が加えられ，前印字ドット以上の熱量が記録媒体へ印加される。結果として連続的に均一な印字ドットを再現する事が困難となる。
【０００４】
高い印字品質の実現が要求されるラインサーマルプリント方式においてはこれを回避する為，過去の印字データ有無により現在印字のための発熱量を減ずる「履歴制御」と称される手法が周知である。多種の記録形態で採用されており上記課題の改善に大きく寄与しているが，既存手法の応用範囲では更なる印字品質の向上や２次元バーコードを含む多種のパターン記録において汎用的に均一な記録品質を得る事は困難な状況にある。
【０００５】
加えて，市場ニーズの変化によりサーマルプリントの高速化が進み加熱プロセスの周期が短縮され，発熱体近傍の冷却が完了する前に次の加熱プロセスが実施される傾向が強くなっている。この為ヘッドの蓄熱量が連続的不規則に変化し，従来の履歴制御による通電時間制御では好適な印字ドットを得る為の加熱プロセスへ追従しきれなくなっている。
【０００６】
上記のように従来の履歴制御を適用し過去の印字履歴データから通電時間を制御することは特定の印字形態において有効であるが，１ドットまたは２ドット過去のデータから判断される履歴制御の加熱プロセスのみでは，印字パターンによっては過剰に通電幅を削減してしまい適切なエネルギを印加できない。過去数段に渡る印字履歴データより履歴制御を実施する事で多様な印字パターンにも対応可能ではあるが，履歴データを保持する回路と通電時間の削減量を決定する演算回路の規模が大きくなりコスト高になる。
【０００７】
上記課題解決の為の従来制御方法には，過去と現在及び未来の印字データを記憶する印字データ記憶手段と，通電時間の設定を複数の通電波形（以下，ストローブと呼称）として予め記憶するストローブ記憶手段を有し，これらを用いた組合せ演算手段により通電時間を選択する手法が存在している。（特許文献１参照）
また，過去と現在及び未来の印字履歴データを記憶する印字データ記憶手段と，印字履歴データより通電時間を導出するテーブルを記憶する補正テーブル記憶手段を有し，これらを用いて通電時間を選択する手法も存在している。（特許文献２参照）
【特許文献１】
特開平１１−３０９８９４号公報
【特許文献２】
特開２０００−９６７７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来技術以外にも複数の制御が既知であるが，これらは印字データ記憶手段の他にストローブの記憶手段又は通電時間補正テーブル記憶手段，及び印字履歴データよりそれらを選択する選択手段等を必要とし回路規模の拡大を伴う。
【０００９】
本発明は具備すべき手段を極力減らす事に努め，従来制御方法との差違を少なくし，印字品質向上の為の手法として簡易かつ汎用的に適用できる制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のラインサーマルプリンタの制御方法は、ライン状に複数の発熱抵抗体が配置されたサーマルヘッドへの通電制御により記録媒体上へ印字ドットを形成するサーマルプリンタの制御方法において、過去、現在、未来の印字データを、少なくとも３つのシリアルデータとして記憶する工程（ａ）と、記憶された前記シリアルデータを所定の論理演算により合成する工程（ｂ）と、当該工程（ｂ）で合成された合成データに基づき、発熱抵抗体の通電時間を定める工程（ｃ）とを有することを特徴とする。このように、本発明の制御方法はその手段として，過去もしくは未来の印字情報を保持し演算する事で発熱体近傍における熱の蓄積量を考慮した最適加熱プロセスを実施し，適切な発熱量にて任意のドット形状を記録する。これを簡易な制御方法を適用する事で効果として記録媒体への高品質印字出力とトータルコストの安価な新規制御実現の両立を得る。
【００１１】
上記制御方法において、現在かつ未来の印字データが通電を示す場合には，現在のみの印字データが通電を示す場合に比べ、発熱抵抗体の通電時間を増加させることが好ましい。
【００１２】
また、発熱抵抗体の通電時間を定める工程（ｃ）は、最大通電時間を予め複数の通電区間に分割し，この分割された各通電区間の通電の有無を、前記合成データを基づいて制御する工程であることが好ましい。なお、複数の通電区間の順序については、前記過去の印字データにより通電の有無が反映される通電区間が、前記未来の印字データにより通電の有無が反映される通電区間よりも、前に配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明のラインサーマルプリンタは、ライン状に複数の発熱抵抗体が配置されたサーマルヘッドと、過去、現在、未来の印字データを、各々シリアルデータとして記憶する少なくとも３つのシフトレジスタと、当該シフトレジスタに記憶されたシリアルデータを所定の論理演算により合成する論理回路と、当該論理回路で合成された合成データに基づき、発熱抵抗体の通電時間を定める通電回路とを有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
媒体上に記録を行う為の適正な通電時間は，サーマルプリントヘッドに対する媒体の搬送速度，発熱体への印加電力，サーマルプリントヘッド発熱体近傍の温度，及び印字パターンにより変化する。左記の内，当形態においては媒体搬送速度，ヘッド温度，及び発熱体への印加電圧について制御装置側での検出を行い，これらの検出値を任意の方程式に代入して１ドット当たりの総通電時間を決定している。
【００１６】
本発明では，印字パターンにより変化する適性通電時間に実通電時間を追従させる手法として，印字データを参照した通電時間調整を行う制御により媒体への適正な記録を実現する。具体的には、履歴データ作成回路の追加により実現するが，これらは専用回路やＣＰＵとその制御プログラムによって構成可能である。
【００１７】
〔実施例１〕
図２はデータ保持手段として３組のラインバッファを有する制御装置の構成図である。データ保持部２０１の他にデータ複合部（論理回路）２０２と複数の複合されたデータの中からヘッドへ転送するデータを選択する為のデータセレクタ部２０２ａを有する構成となる。当実施例においては時系列に連続な過去と未来を含む３ドットライン分の印字データを保持可能であり，保持した３組の印字データから新規に３組の複合データを作成する。この３組を各々「履歴データＩ，ＩＩ，ＩＩＩ」と称し，これらのデータにより総通電時間を増減させる。
【００１８】
図３は１ドットラインの通電時間を制御するストローブの波形の構成例である。ストローブ波形を３分割し各々を「履歴通電Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ」と称し，前記の履歴データを入力値として通電有無を操作する事を可能とする。
【００１９】
総通電時間は適正な記録状態が得られるよう環境温度，感熱紙搬送速度，及び発熱体電力の検出値を関数とする方程式より算出される。「履歴通電Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ」各々の総通電時間に対する好適な割合はヘッドの発熱特性，媒体の搬送速度に依存し決定される。
【００２０】
また，総通電時間に対する履歴通電Ｉ，ＩＩ及びＩＩＩの割合は各々独立に設定可能で，任意の通電時間を与える事が可能とする。
【００２１】
環境温度はヘッドに装備したサーミスタにより検出し検出値を関数とする方程式にて通電時間を設定する。感熱紙搬送速度については，制御装置より指示した記録媒体の搬送速度を関数とする方程式にて通電時間を補正する。発熱体電力については，制御装置側の印加電圧を関数とする方程式にて通電時間を補正する。
【００２２】
履歴通電Ｉは１ドットライン過去の反転データと現在印字データの論理積で作成される履歴データＩを入力値とする。履歴通電ＩＩは現在のデータ有無を反映した履歴データＩＩを入力値とする。履歴通電ＩＩＩは現在と１ドットライン未来のデータ有無の論理積で作成される履歴データＩＩＩを入力値とする。
【００２３】
当実施例における好適な論理データの演算式は次式で表される。式中のＡ，Ｂ，Ｃには印字データの有無により１ｏｒ０が代入される。
〔数１〕

【００２４】
図４は以下の手順を示したフローチャートである。図５は既存ラインサーマルヘッド（以降，ヘッドと略称）の基本構造を示す略式回路図である。当実施例においては，前履歴データによる通電時間を次の履歴データのシフトレジスタ５０４への転送に利用し，またその転送順序は履歴データＩ，履歴データＩＩ，履歴データＩＩＩとする。
【００２５】
最初に各ラインバッファへデータの格納を行う。ラインバッファＡ２０１ａには１ドットライン過去の印字データを格納する。ラインバッファＢ２０１ｂには次期印字ドットラインの印字データを格納する。ラインバッファＣ２０１ｃには１ドットライン未来の印字データを格納する。尚，次期印字ラインが印字開始ドットラインにあたる場合はラインバッファＡ２０１ａに印字無しのデータを格納する。
【００２６】
次にデータセレクタ２０２ａの初期化を行う。データラインＡを出力状態にし，この状態をセレクタの初期状態とする。
【００２７】
ラインバッファＡ２０１ａに格納されたデータとラインバッファＢ２０１ｂに格納されたデータより履歴データＩを作成する。ヘッドへ印加するクロック周期に同期してデータ複合部２０２への転送を行う事で作成され，データセレクタ２０２ａを介して図５に示すヘッド内部のシフトレジスタ５０４に格納され履歴通電Ｉの通電データとなる。この時，制御装置からヘッドシフトレジスタ５０４へのデータ送信と同期して，ラインバッファＢ２０１ｂには現在印字データの再格納を行う。履歴データＩが１ライン全てのドットについて演算されヘッドシフトレジスタ５０４へ格納された後，データセレクタ２０２ａをデータラインＢが出力される状態へ移行させる。
【００２８】
ラインバッファＢ２０１ｂには現在印字データが再格納されており，これをデータラインＢへ出力し履歴通電ＩＩの有無を司る履歴データＩＩとする。履歴データＩＩはクロック信号によりヘッドのシフトレジスタ５０４に格納され通電データとなる。制御装置からヘッドシフトレジスタ５０４への送信と同期して，ラインバッファＢ２０１ｂには現在印字データを再度格納する。履歴データＩＩが１ドットライン全てヘッドのシフトレジスタ５０４へ格納された後，データセレクタ２０２ａを履歴データＩＩＩの待機状態へ移行する。
【００２９】
ラインバッファＢ２０１ｂに再格納された現在印字データとラインバッファＣ２０１ｃに格納されている未来の印字データより履歴データＩＩＩを作成する。当データにより，１ドットライン未来において印字データの有る場合は履歴通電ＩＩＩを実施することで通電時間の延長を実施する。
【００３０】
履歴データＩＩＩが１ライン全てドットについて演算されヘッドのシフトレジスタ５０４へ格納された後，データセレクタ２０２ａを初期化し履歴データＩの待機状態へ移行する。
【００３１】
履歴データＩＩＩのヘッドシフトレジスタ５０４への格納が終了した時点で現在の印字ラインの為のデータ処理を終了とする。これより任意の時間を経た後，ラインバッファＣ２０１ｃに格納されていた未来の印字データは現在の印字データとして扱いラインバッファＢ２０１ｂへの格納を開始する。同様にラインバッファＢ２０１ｂに格納されていた現在の印字データは過去の印字データとして扱いラインバッファＡ２０１ａへの格納を開始する。ラインバッファＣ２０１Ｃへは２ドットライン未来に印字予定のデータを新規に格納する。
【００３２】
図６にドットラインＢを現在印字のデータとした当実施例における出力パターンとそのストローブパターンの対応例を示す。
【００３３】
既存のヘッドに当制御を適応する場合，総通電時間に対する履歴通電ＩＩの割合は概ね５０％から８０％となる。この範囲より小さいと印字ドットが十分に発色されずに印字薄の状態となる。一方大きくなると総通電時間に対する履歴通電ＩＩＩの割合が著しく小さくなる為，当制御の効果が十分発揮されない。
【００３４】
一方総通電時間に対する履歴通電Ｉと履歴通電ＩＩＩの割合は，媒体の搬送速度及びヘッドの蓄熱特性に依存する為，適用形態毎に任意設定する必要が有る。
図１は、本発明の制御方法を用いて連続したドットを印字したときの印字結果を示したものである。２×２ドットで構成される四角形を印字する場合，媒体上での熱伝達を考慮し任意のドット面積を得る為には連続的にエネルギを少なくする必要があるが，一様に印加エネルギを減ずると（ｂ）に示すようドット間の隙間が多く鮮明さにかける印字となる。逆にエネルギが多い場合は（ａ）に示すように隙間は少ないがドット面積が任意の値より拡大してしまう。
【００３５】
本発明の制御方法のように、過去と現在及び未来の印字ドットの印字情報を基に発熱量を操作，特に未来の印字情報を利用した通電時間延長を実施する事によって積極的に印字ドットを拡張させ図１（ｃ）示す形状に近い連続性の高い印字を得ることが可能となる。
【００３６】
〔実施例２〕
ここでは４セットのラインバッファを用意し各々をラインバッファＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと称する。ラインバッファＣに格納されるデータを現在印字ドットラインに使われるデータとし，ラインバッファＢのデータは１ドットライン過去のデータ，ラインバッファＡのデータは２ドットライン過去のデータ，ラインバッファＤは１ドットライン未来に印字予定のデータとなる。
【００３７】
上記４組の印字データの論理演算より，履歴データと称される４組の新規データを作成する。この作成された履歴データによって発熱体への通電時間を調整する。当実施例における好適な論理データの演算式は次式で表される。式中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄには印字データの有無により１ｏｒ０が代入される。
〔数２〕

【００３８】
図７に本実施例におけるストローブ波形を示す。１ドットラインの総通電時間を時系列に多分割し，先頭に位置する通電時間を「履歴通電Ｉ」，続く通電時間を「履歴通電ＩＩ」，以降「履歴通電ＩＩＩ」「履歴通電ＩＶ」とする。前記した履歴データＩからＩＶを履歴通電ＩからＩＶと対応させ通電有無を制御する事を通電幅調整の手段とする。
【００３９】
未来の印字データを用いて生成された履歴データを最後段に配置し，図８に示す要部構成にて実施することにより本発明の効果を得る。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のラインサーマルプリンタ制御方法によれば，時系列に隣接するドットを印字する場合に過去の印字ドットを拡大することで走査方向ドット間の隙間を抑えた均一な記録を可能とする。また，シリアルデータの保持と逐次演算を手段とする事で，制御の複雑化を伴うことなく当該印字制御を実施可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来制御による印字ドットと本発明制御による印字ドットの比較図。
【図２】本発明の実施例１の要部構成図。
【図３】本発明の実施例１のストローブ，データ転送及びラッチのタイミングチャート。
【図４】本発明の実施例１の動作を示すフローチャート。
【図５】ラインヘッドの基本回路概要図。
【図６】本発明の実施例１の印字パターンとストローブの対応図。
【図７】本発明の実施例２のストローブ分割図。
【図８】本発明の一実施形態を示すブロック図。
【符号の説明】
２０１．データ保持部
２０２．データ複合部
５０１．発熱体
５０２．ＤｒＩＣ（ドライバＩＣ）
５０３．データラッチ
５０４．シフトレジスタ
８０１．印字データ発生回路
８０２．電力供給回路
８０３．モータ駆動回路
８０４．ストローブ出力回路
８０５．同期クロック出力回路履歴データ作成回路
８０６．データ保持回路
８０７．データ複合回路
８０８．ヘッド
８０９．モータ
８１０．サーマルプリンタ制御装置
８１１．サーマルプリンタ

Claims

ライン状に複数の発熱抵抗体が配置されたサーマルヘッドへの通電制御により記録媒体上へ印字ドットを形成するサーマルプリンタの制御方法において、
過去、現在、未来の印字データを、少なくとも３つのシリアルデータとして記憶する工程（ａ）と，
記憶された前記シリアルデータを所定の論理演算により合成する工程（ｂ）と、
当該工程（ｂ）で合成された合成データに基づき、発熱抵抗体の通電時間を定める工程（ｃ）とを有するラインサーマルプリンタの制御方法。
現在かつ未来の印字データが通電を示す場合は，現在のみの印字データが通電を示す場合に比べ、発熱抵抗体の通電時間を増加させる事を特徴とする請求項１に記載のラインサーマルプリンタ制御方法。
前記発熱抵抗体の通電時間を定める工程（ｃ）は、最大通電時間を予め複数の通電区間に分割し，この分割された各通電区間の通電の有無を、前記合成データを基づいて制御する事を特徴とする請求項１に記載のラインサーマルプリンタ制御方法。
前記複数の通電区間の順序について、前記過去の印字データにより通電の有無が反映される通電区間が、前記未来の印字データにより通電の有無が反映される通電区間よりも、前に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のラインサーマルプリンタ制御方法。
ライン状に複数の発熱抵抗体が配置されたサーマルヘッドへの通電制御により記録媒体上へ印字ドットを形成するサーマルプリンタにおいて、
過去、現在、未来の印字データを、各々シリアルデータとして記憶する少なくとも３つのシフトレジスタと、
当該シフトレジスタに記憶された前記シリアルデータを所定の論理演算により合成する論理回路と、
当該論理回路で合成された合成データに基づき、発熱抵抗体の通電時間を定める通電回路とを有するラインサーマルプリンタ。