JP2006256059A - サーマルヘッドプリンタ及びサーマルヘッドプリンタの印画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化を図るとともに、印画面の傷つき、印画濃度の低下、尾引きや濃度ムラの発生等を防止し、かつ、印画速度を大幅に向上させることができるようにする。
【解決手段】画像データ中のｍ行×ｎ列の画素データにおけるａ列目（１≦ａ≦ｎ）に対応する発熱抵抗体により、ｂ行目（１≦ｂ≦ｍ）の画素データを印画するために必要な発熱量を算出した後、ａ列目のｂ行目の発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）と発熱抵抗体の発熱量の規定値Ｌとを比較し、規定値Ｌを超える算出値Ｓ（ａ，ｂ）の個数を数えてａ列目の超過数Ｎ（ａ）を求め、１列目からｎ列目の超過数Ｎ（１）〜Ｎ（ｎ）に基づいて、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）を算出し、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が基準数Ｍを超える場合は、発熱抵抗体の発熱量を制限して印画を行うようにした。
【選択図】図７

Description

本発明は、発熱素子に通電した際に発生する熱エネルギーを利用して印画を行うサーマルヘッドプリンタ及びサーマルヘッドプリンタの印画方法に係るものであり、詳しくは、印画速度の向上と長寿命化とを両立させることができるようにした技術に関するものである。

サーマルヘッドプリンタには、印画方式として主に、昇華方式、溶融方式、感熱方式がが知られている。そして、このようなサーマルヘッドプリンタに使用されているライン型のサーマルヘッドは、複数の発熱素子（例えば、発熱抵抗体）と電極とがライン状に配列されたものであり、これらの発熱抵抗体に対して、画像データに応じた選択的な通電を行い、その際に発生する熱エネルギーにより、各種の被記録媒体（印画紙等）に印画を行うようになっている。

このように、サーマルヘッドは、発熱抵抗体を発熱させて印画を行うものであるが、印画の際に発生した熱がサーマルヘッドに蓄熱されたままとなり、その後の冷却が不十分であると、印画が終了したにもかかわらず、印画紙の印画面に尾を引くような跡ができる尾引きと言われる現象や、印画された画像に濃度ムラ等が発生してしまう。

また、サーマルヘッドプリンタは、プラテン上に搬送された印画紙に対し、サーマルヘッドをインクリボンの上から押圧して印画を行うものである。そのため、印画中におけるサーマルヘッドとインクリボンとの摩耗等からサーマルヘッドを保護すべく、発熱抵抗体や電極には、保護膜が形成されている。

ここで、サーマルヘッドは、相応の熱容量を持っていることから、発熱抵抗体によって発生した熱は、遅れてインクリボンに伝達されることとなり、印画の際には、印画に直接必要な発熱量（温度）よりも、発熱抵抗体そのものの温度の方が高い状態となっている。そのため、印画の際に発生した熱がサーマルヘッドに蓄熱されたままとなり、その後の冷却が不十分であると、保護膜の膨張やその物性変化を引き起し、インクリボンとの摩耗によって保護膜が削られてしまう。そして、保護膜が大きく削られ、損傷すると、印画面を傷つけたり、発熱抵抗体の熱をインクリボンに十分に伝えられなくなり、印画濃度が低下してしまう。

したがって、尾引きや濃度ムラの発生、保護膜の損傷等を防止するためには、発熱したサーマルヘッドを的確に冷却する必要がある。一方、高速印画を実現するためには、サーマルヘッドの単位面積あたりの瞬時発熱量を高める必要があるので、最近では、発熱抵抗体から発生させる熱エネルギーを増大させる方向にある。すると、サーマルヘッドの温度が益々高温になり、物性変化等によって保護膜を損傷させることとなるので、発熱抵抗体の発熱量自体が大きな問題となる。また、印画速度を向上させると、サーマルヘッド（保護膜）とインクリボンとの摩耗の問題も大きくなる。

そこで、尾引きや濃度ムラの発生、保護膜の損傷等を防止しつつ、印画速度を向上させるため、発熱抵抗体のピーク温度を下げるようにした技術が知られている。すなわち、過去の印画履歴に基づいて発熱抵抗体に対する通電を制御することにより、サーマルヘッドの蓄熱を防止するようにしたサーマルヘッドプリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６３−２９５２７８号公報

上記の特許文献１に記載の技術によれば、過去の印画履歴に基づく通電パルス幅制御と電圧制御とを併用することにより、発熱抵抗体に対して高電圧を印加する時間を短時間としている。そのため、発熱抵抗体の耐久性が向上するとともに、比較的高速の印画が可能なサーマルヘッドプリンタとなっている。

しかし、上記の特許文献１に記載の技術では、印画速度の向上に限度があり、近年のさらなる高速印画の要求に対応することができない。すなわち、上記の特許文献１に記載の技術は、過去の印画履歴に基づいて発熱抵抗体に対する通電を制御しているので、これから印画しようとする画像と過去に印画した画像との差異が大きい場合には、不必要に印画速度が遅くなったり、発熱抵抗体の保護膜の寿命が想定したよりも短くなったりすることがある。

例えば、昼間の明るい画像は、比較的印画濃度が低く、夜間の暗い画像は、比較的印画濃度が高い傾向にある。そして、印画濃度を高くする場合には、発熱抵抗体の発熱量を大きくする必要がある。そのため、過去に夜間の画像の印画履歴が存在する場合には、これから印画する画像が昼間のものであったとしても、夜間の画像に合わせた遅い速度で印画が行われることとなる。

また、過去に昼間の画像の印画履歴が存在する場合には、夜間の画像であっても昼間の画像と同じ速度で印画を行ってしまい、印画濃度が高い分だけ発熱抵抗体の発熱量が増えて、保護膜の寿命が短くなる。逆に、これから印画する画像が夜間のものである場合に備えて、保護膜の寿命を短くしないように予め発熱抵抗体の発熱量を小さくしておくと、常に印画速度が制限されることとなり、印画速度を向上させることができなくなる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、保護膜の損傷等を防止してサーマルヘッドを長寿命化するとともに、印画面の傷つき、印画濃度の低下、尾引きや濃度ムラの発生等を防止し、かつ、印画速度を大幅に向上させることができるようにしたサーマルヘッドプリンタ及びサーマルヘッドプリンタの印画方法を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１に記載の発明は、プラテンと、発熱素子を有するサーマルヘッドとを備え、前記プラテンと前記サーマルヘッドとの間に被記録媒体を搬送し、印画する画像データに基づいて、前記発熱素子を発熱させることによって印画を行うサーマルヘッドプリンタであって、画像データに対応する前記発熱素子の発熱量を算出する発熱量演算手段と、前記発熱量演算手段による発熱量の算出値Ｓと前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌとを比較する発熱量比較手段と、前記発熱量比較手段に基づいて、前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌを超える算出値Ｓの個数を数えて超過数Ｎを算出する超過数カウント手段と、前記超過数カウント手段によって算出された超過数Ｎが基準数Ｍを超える場合に、前記発熱素子の発熱量を制限して印画を行う発熱量制御手段とを備えることを特徴とする。

上記の発明においては、画像データに対応する発熱素子の発熱量が事前に算出される。そして、発熱量の算出値Ｓが予め定められた規定値Ｌと比較され、規定値Ｌを超える算出値Ｓの個数（超過数Ｎ）が基準数Ｍを超える場合に、発熱素子の発熱量が制限される。そのため、これから印画する画像データに応じて発熱素子の発熱量を的確に制御することができ、発熱素子の発熱量を最適な範囲内で維持することができる。

ここで、発熱素子の発熱量の規定値Ｌは、例えば、発熱素子の保護膜を膨張等させない程度の発熱量を理論や実験で求めることによって適宜決定すれば良い。また、規定値Ｌを超える算出値Ｓの個数の基準数Ｍは、例えば、保護膜への影響の程度等を勘案して適宜決定すれば良い。

なお、発熱量演算手段は、画像データ中の画素データ（画像全体の中の１画素に対応するデータ）のすべてについて発熱素子の発熱量をそれぞれ算出することもできるが、画像データをサンプリングし、サンプリングした画素データを印画するために必要な発熱素子の発熱量のみを算出しても良い。

また、発熱素子の発熱量は、画像データ中の階調データ（画像の濃淡に関するデータ）や、被記録媒体の搬送速度と大きな相関がある。すなわち、濃い画像を印画したり、高速で印画したりする場合には、発熱素子の発熱量を増やす必要がある。そのため、発熱量演算手段は、画像データ中の階調データと被記録媒体の搬送速度とに基づいて、発熱素子の発熱量を算出するようにすることが好ましい。

さらに、被記録媒体の搬送速度を高速に維持したまま発熱素子の発熱量を制限すると、印画された画像の濃度が低下する懸念が生ずる。そのため、発熱量制御手段は、被記録媒体の搬送速度を遅くすることによって発熱素子の発熱量を制限するようにすることが好ましい。

次に、本発明の他の１つである請求項５に記載の発明は、プラテンと、複数の発熱素子をライン状に配列したサーマルヘッドとを備え、前記プラテンと前記サーマルヘッドとの間に被記録媒体を搬送し、印画する画像データに基づいて、前記発熱素子を発熱させることによって印画を行うライン型のサーマルヘッドプリンタであって、画像データ中のｍ行×ｎ列の画素データにおけるａ列目（１≦ａ≦ｎ）に対応する前記発熱素子により、ｂ行目（１≦ｂ≦ｍ）の画素データを印画するために必要な発熱量を算出する発熱量演算手段と、前記発熱量演算手段によるａ列目のｂ行目の発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）と前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌとを比較する発熱量比較手段と、前記発熱量比較手段に基づいて、前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌを超える算出値Ｓ（ａ，ｂ）の個数を数えてａ列目の超過数Ｎ（ａ）を算出する超過数カウント手段と、前記超過数カウント手段によって算出された１列目からｎ列目の超過数Ｎ（１）〜Ｎ（ｎ）に基づいて、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）を算出する最大超過数抽出手段と、前記最大超過数抽出手段によって算出された最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が基準数Ｍを超える場合に、前記発熱素子の発熱量を制限して印画を行う発熱量制御手段とを備えることを特徴とする。

上記の請求項５の発明は、請求項１の発明をライン型のサーマルヘッドプリンタに適用したものである。そのため、請求項１の発明と同様に、ライン状に配列された発熱素子の発熱量を的確に制御することができ、発熱素子の発熱量を最適な範囲内で維持することができる。

また、本発明の他の１つである請求項６に記載の発明は、プラテンとサーマルヘッドとの間に被記録媒体を搬送し、印画する画像データに基づいて、前記サーマルヘッドの発熱素子を発熱させることによって印画を行うサーマルヘッドプリンタの印画方法であって、画像データに対応する前記発熱素子の発熱量を算出した後、算出値Ｓと前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌとを比較し、規定値Ｌを超える算出値Ｓの個数を数えて超過数Ｎを求め、超過数Ｎが基準数Ｍを超える場合は、前記発熱素子の発熱量を制限して印画を行うことを特徴とする。

上記の請求項６の発明は、請求項１に記載のサーマルヘッドプリンタにおける印画方法に関するものである。そのため、請求項１の発明と同様に、サーマルヘッドの発熱素子の発熱量を的確に制御することができ、発熱素子の発熱量を最適な範囲内で維持することができる。

ただし、請求項１の発明のように、必ずしもサーマルヘッドプリンタに発熱量演算手段や、発熱量比較手段、超過数カウント手段及び発熱量制御手段を備える必要はない。すなわち、発熱量の算出、算出値Ｓと規定値Ｌとの比較、規定値Ｌを超える算出値Ｓの個数を数えて超過数Ｎを求めることは、例えば、サーマルヘッドプリンタと接続されたコンピュータのソフトウェアで実行し、超過数Ｎが基準数Ｍを超える場合には、プリンタドライバで被記録媒体の搬送速度を遅くすることにより、発熱素子の発熱量を制限した印画を行うようにすることができる。

さらに、本発明の他の１つである請求項８に記載の発明は、プラテンとサーマルヘッドとの間に被記録媒体を搬送し、印画する画像データに基づいて、前記サーマルヘッドにライン状に配列された複数の発熱素子を発熱させることによって印画を行うライン型のサーマルヘッドプリンタの印画方法であって、画像データ中のｍ行×ｎ列の画素データにおけるａ列目（１≦ａ≦ｎ）に対応する前記発熱素子により、ｂ行目（１≦ｂ≦ｍ）の画素データを印画するために必要な発熱量を算出した後、ａ列目のｂ行目の発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）と前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌとを比較し、規定値Ｌを超える算出値Ｓ（ａ，ｂ）の個数を数えてａ列目の超過数Ｎ（ａ）を求め、１列目からｎ列目の超過数Ｎ（１）〜Ｎ（ｎ）に基づいて、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）を算出し、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が基準数Ｍを超える場合は、前記発熱素子の発熱量を制限して印画を行うことを特徴とする。

上記の請求項８の発明は、請求項５に記載のライン型のサーマルヘッドプリンタにおける印画方法に関するものである。そのため、請求項５の発明と同様に、ライン状に配列された発熱素子の発熱量を的確に制御することができ、発熱素子の発熱量を最適な範囲内で維持することができる。

本発明のサーマルヘッドプリンタ及びサーマルヘッドプリンタの印画方法によれば、画像データに対応する発熱素子の発熱量が事前に算出され、さらに、発熱量の算出値Ｓが規定値Ｌを超える個数（超過数Ｎ）が算出される。そして、超過数Ｎが基準数Ｍを超える場合に、発熱素子の発熱量が制限され、発熱量が最適な範囲内で維持される。そのため、発熱素子の発熱に基づく種々の問題（保護膜の損傷、印画面の傷つき、印画濃度の低下、尾引きや濃度ムラの発生等）を解消することができ、高い印画品質を維持しつつ、サーマルヘッドの長寿命化と印画速度の大幅な向上とを両立させることが可能となっている。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のサーマルヘッドプリンタ１０の要部を示す側面図である。
また、図２は、本実施形態のサーマルヘッドプリンタ１０の要部を示す斜視図である。なお、図２に示すサーマルヘッドプリンタ１０においては、インクリボンの図示を省略している。

図１及び図２に示すサーマルヘッドプリンタ１０は、昇華式のサーマルヘッド１１を備えるものであり、被記録媒体としてロール紙３０を装着し、サーマルヘッド１１にライン状に配列された複数の発熱抵抗体（本発明の発熱素子に相当するもの）に通電した際の熱エネルギーを利用して、図１に示すインクリボン１８に塗布した固体インクをロール紙３０上に転写させて印画を行うものである。なお、転写式のサーマルヘッドの場合も、発熱抵抗体の熱エネルギーにより、インクリボンに塗布されたインクをロール紙上に転写して印画を行う。

ここで、図１及び図２に示すサーマルヘッドプリンタ１０は、カラー対応のものとなっており、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）の３色の固体インクがそれぞれ塗られた３つのインクリボン１８を装着することができる。また、この３色のインクリボン１８に加え、Ｋ（ブラック）のインクリボンや、さらに、オーバーコート層を持つインクリボンを装着することもできる。

図１に示すサーマルヘッドプリンタ１０において、各色ごとに色分けされたインクリボン１８は、印画する画像データに応じて、矢印のように反時計回りに回転するそれぞれの供給軸１６から引き出される。そして、インクリボン１８は、サーマルヘッド１１とプラテン１２との間を通り、巻取り軸１７に巻き取られる。

一方、ロール紙３０は、図１及び図２に示すように、サーマルヘッドプリンタ１０内のペーパーホルダ２０に装着され、そこから一対の引出しローラ１５によって引き出されるようになっている。そして、引き出されたロール紙３０は、サーマルヘッド１１とプラテン１２との間にセットされる。また、ロール紙３０は、キャプスタンローラ１３とピンチローラ１４との間に挟まれ、印画の際の紙送りは、キャプスタンローラ１３の回転駆動によって行われる。

次に、図１及び図２に示すサーマルヘッドプリンタ１０の印画動作について説明する。
非印画時は、図１の点線で示すように、サーマルヘッド１１が上昇しており、サーマルヘッド１１は、プラテン１２から少し離れて位置している。また、ペーパーホルダ２０から引き出されたロール紙３０は、プラテン１２上にセットされており、インクリボン１８も同様に、プラテン１２及びロール紙３０上にセットされている。

そして、印画指令が入力されると、上昇していたサーマルヘッド１１が下降してプラテン１２を押圧し、図１（実線）及び図２に示すように、サーマルヘッド１１の発熱抵抗体の配列部分とプラテン１２との間にインクリボン１８及びロール紙３０を挟み込む。すなわち、サーマルヘッド１１の発熱抵抗体は、プラテン１２上で、インクリボン１８を介してロール紙３０と圧接する。

この状態において画像データが入力されると、キャプスタンローラ１３の反時計回りの回転駆動により、ロール紙３０が左向きの矢印の方向に順次搬送される。また、巻取り軸１７の反時計回りの回転駆動により、ロール紙３０と同じ速さでインクリボン１８が左向きの矢印の方向に順次巻き取られる。同時に、サーマルヘッド１１に配列された発熱抵抗体が駆動制御信号によって選択的に通電駆動され、発熱抵抗体からインクリボン１８に熱エネルギーが付与される。

すると、サーマルヘッド１１の発熱抵抗体の発熱量に応じて、インクリボン１８上の固体インクがロール紙３０上（印画面上）に転写されることによって印画が行われる。そして、印画後のロール紙３０は、カッター１９によって印画部分が切断され、排出口（図示せず）から排紙される。

なお、カラー印画の場合には、各色ごとに印画が実行されるため、転写する色が変更されるたびにキャプスタンローラ１３が逆回転し、ロール紙３０が逆送りされて印画開始地点まで戻る。すなわち、１色目の印画が終了すると、サーマルヘッド１１が上昇し（図１の点線で示す状態）、ロール紙３０は、２色目の印画を重ねて行うために、その印画開始地点まで逆送りされる。その後、２色目のインクが塗布されたインクリボン１８が供給軸１６から搬送され、１色目と同様にして印画を行う。そして、各色の印画終了後にロール紙３０がカッター１９で切断され、排紙される。

図１及び図２に示すサーマルヘッドプリンタ１０は、このようにしてロール紙３０に印画を行うので、印画速度は、ロール紙３０の搬送速度に依存し、ロール紙３０の搬送速度は、サーマルヘッド１１の発熱抵抗体の発熱量に左右される。すなわち、印画速度は、発熱抵抗体の熱エネルギーにより、画像データにおける階調データ（画像の濃淡に関するデータ）中の最大濃度を印画することができるロール紙３０の搬送速度となる。また、印画の際には、ロール紙３０の搬送により、サーマルヘッド１１の発熱抵抗体とインクリボン１８とが繰り返し摺接することとなる。

図３は、本実施形態のサーマルヘッドプリンタ１０におけるサーマルヘッド１１を示す斜視図である。
また、図４は、図３に示すサーマルヘッド１１の発熱抵抗体１１ｂ側を部分的に示す斜視図である。

図３に示すように、サーマルヘッド１１の上面側には、ヒートシンク１１ａがネジ止めされている。また、サーマルヘッド１１の下面側には、複数の発熱抵抗体１１ｂが配列されている。ここで、ヒートシンク１１ａは、アルミニウム等の熱伝導性の高い材料で形成されており、各発熱抵抗体１１ｂから発生した余分な熱を板状の多数のフィンによって放熱するようになっている。

一方、各発熱抵抗体１１ｂには、図４に示すように、それぞれ電極１１ｃが接続されている。また、上記したように、印画の際は、各発熱抵抗体１１ｂとインクリボン１８（図１参照）とが繰り返し摺接するので、各発熱抵抗体１１ｂ及び各電極１１ｃには、これらを覆い隠すように保護膜（図示せず）が形成されており、摩耗から各発熱抵抗体１１ｂ及び各電極１１ｃを保護するようにしている。

このようなサーマルヘッド１１において印画を行うには、画像データに応じて、個々の電極１１ｃに通電することにより、その電極１１ｃと対応する発熱抵抗体１１ｂを発熱させる。ここで、発熱抵抗体１１ｂの発熱量は、画像データ中の階調データに応じて、電極１１ｃに供給する電力を調整することで制御される。

図５は、本実施形態のサーマルヘッドプリンタにおける制御の流れを示すブロック図である。
また、図６は、本実施形態のサーマルヘッドプリンタによる画像データのサンプリング例を示す模式図である。

図５に示すように、コンピュータからの画像データの入力は、サーマルヘッドプリンタのＩ／Ｆ（インターフェース）を通じて行われ、入力された画像データは、ＣＰＵ（中央処理装置）の指令によって画像メモリに格納される。そして、このＣＰＵは、画像メモリに格納された画像データに基づいてサーマルヘッドの発熱抵抗体の発熱量を算出する発熱量演算手段となっており、電極に電力を供給して発熱抵抗体を駆動制御する。

ここで、ＣＰＵは、画像データをサンプリングして発熱抵抗体の発熱量を算出する。例えば、図６に示すように、サンプリングした画素データ（画像全体の中の１画素に対応するデータ）がｍ行×ｎ列あり、発熱抵抗体が画素データのｎ列と１対１で対応するようにｎ個あるとすると、ＣＰＵは、ｍ行×ｎ列の画素データにおけるａ列目（１≦ａ≦ｎ）に対応するａ番目（１≦ａ≦ｎ）の発熱抵抗体がｂ行目（１≦ｂ≦ｍ）の画素データを印画するために必要な発熱量を算出する。なお、発熱抵抗体の発熱量は、画像データ中の階調データとロール紙３０（図１参照）の搬送速度とを考慮して算出する。

さらに、ＣＰＵは、ａ列目のｂ行目の発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）と、予め定められた発熱抵抗体の発熱量の規定値Ｌとを比較する発熱量比較手段、発熱抵抗体の発熱量の規定値Ｌを超える算出値Ｓ（ａ，ｂ）の個数を数えてａ列目の超過数Ｎ（ａ）を算出する超過数カウント手段、１列目からｎ列目の超過数Ｎ（１）〜Ｎ（ｎ）に基づいて、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）を算出する最大超過数抽出手段、発熱抵抗体の発熱量を制御する発熱量制御手段となっている。そして、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が予め定められた基準数Ｍを超える場合に、発熱抵抗体の発熱量（電極に対する電力の供給量）を所定の範囲内に制限して発熱抵抗体を駆動制御し、印画を行う。

さらにまた、発熱抵抗体の発熱量は、図５に示すように、ＣＰＵとサーマルヘッドとの間に介在する補正部によって調整される。すなわち、補正部は、サーマルヘッドプリンタに装着されたロール紙３０（図１参照）の紙質、インクリボン１８（図１参照）の種類、サーマルヘッドの蓄熱状態、環境温度等に応じて、印画画像の濃度補正（γ補正）や蓄熱補正を実行するように、ＣＰＵから出力された発熱抵抗体の駆動制御信号を補正する。

このように、サーマルヘッドの発熱抵抗体の発熱量は、ＣＰＵ及び補正部によって最適化される。そして、ＣＰＵによるメカ駆動系の制御により、ロール紙３０（図１参照）が発熱抵抗体の発熱量に合わせた最適な速度で搬送される。そのため、本実施形態のサーマルヘッドプリンタでは、発熱抵抗体の発熱に基づく種々の問題（保護膜の損傷、印画面の傷つき、印画濃度の低下、尾引きや濃度ムラの発生等）が解消され、高い印画品質が得られるだけでなく、サーマルヘッドの長寿命化と印画速度の高速化とが両立したものとなっている。

図７は、本実施形態のサーマルヘッドプリンタにおける印画方法を示すフローチャートである。
図７に示すように、印画指令が入力されるとスタートとなり、ステップＳ１において、図５に示すＩ／Ｆ（インターフェース）を通じてコンピュータから画像データが入力される。そして、入力された画像データは、画像メモリに格納される。

次に、画像メモリに格納された画像データは、ステップＳ２において、色変換処理がなされ、光の３原色であるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）によって構成された画像データは、印刷色であるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）によって構成された階調データに変換される。また、ステップＳ３において、この階調データから図６に示すｍ行×ｎ列の画素データがサンプリングされ、画像メモリに格納される。

続いて、ｎ個ある発熱抵抗体中の１番目（ａ＝１）の発熱抵抗体により、１列目（ａ＝１）の１行目（ｂ＝１）の画素データを印画するために必要な発熱量を算出すべく、初期値として、ステップＳ４でａ＝１を入力し、ステップＳ５でｂ＝１を入力する。そして、ステップＳ６において、１列目の１行目の発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）＝Ｓ（１，１）を求め、ステップＳ７において、算出値Ｓ（１，１）と規定値Ｌとを比較する。その結果、Ｓ（１，１）＞Ｌの場合には、ステップＳ８に分岐し、初期値０の超過数Ｎ（ａ）に１を加え、発熱抵抗体の発熱量の規定値Ｌを超える算出値Ｓ（ａ，ｂ）の１列目（ａ＝１）の超過数Ｎ（ａ）＝Ｎ（１）を１とした後、ステップＳ９に移行する。一方、Ｓ（１，１）≦Ｌの場合には、ステップＳ７から直接ステップＳ９に移行する。

ここで、発熱抵抗体の発熱量の規定値Ｌは、発熱抵抗体の保護膜を膨張等させない程度の発熱量を理論や実験で求めたものである。そして、本実施形態では、６インチの長さの印画紙を想定した場合（印画が行われたロール紙を６インチの長さで切断して１枚とした場合）に、３０００枚分の印画を行っても保護膜に損傷等が生ずることなく、印画面に傷をつけることも印画濃度が低下することもない発熱抵抗体の発熱量を規定値Ｌとして設定している。なお、この規定値Ｌの設定に際しては、発熱抵抗体自体の蓄熱や、隣接する発熱抵抗体の発熱の影響も考慮している。

このように、ステップＳ７において、１列目（ａ＝１）の１行目（ｂ＝１）の画素データを印画するために必要な発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）＝Ｓ（１，１）が発熱量の規定値Ｌを超えるか否かが判断されるが、１行目が終了すると、２行目以降についても同様のステップが繰り返される。すなわち、ステップＳ９において、最後のｍ行目まで終了したか否かが判断され、ｍ行目（ｂ＝ｍ）まで至っていない場合には、ステップＳ１０に移行して、次の行の判断を行うべくｂに１を加算した後、ステップＳ６からステップＳ９までを繰り返す。そして、１列目（ａ＝１）のｍ行目（ｂ＝ｍ）までの超過数Ｎ（ａ）＝Ｎ（１）を算出した後、ステップＳ９からステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１は、２列目（ａ＝２）以降について、超過数Ｎ（ａ）を算出するための分岐である。すなわち、１列目（ａ＝１）のｍ行目（ｂ＝ｍ）までの超過数Ｎ（１）が算出されると、今度は、２番目（ａ＝２）の発熱抵抗体によって２列目（ａ＝２）の１行目（ｂ＝１）の画素データを印画するために必要な発熱量を算出し、２列目（ａ＝２）のｍ行目（ｂ＝ｍ）までの超過数Ｎ（ａ）＝Ｎ（２）を求める。その後、同様にして、超過数Ｎ（ａ）＝Ｎ（ｎ）まで求める。

そのため、ステップＳ１１では、最後のｎ列目（ａ＝ｎ）まで終了したか否かが判断され、ｎ列目に至っていない場合には、ステップＳ１２に移行して、次の列の判断を行うべくａに１を加算した後、ステップＳ５からステップＳ１１までを繰り返す。そして、ｎ列目（ａ＝ｎ）のｍ行目（ｂ＝ｍ）までの超過数Ｎ（ａ）＝Ｎ（ｎ）を算出した後、ステップＳ１１からステップＳ１３に移行する。

したがって、超過数Ｎ（１）から超過数Ｎ（ｎ）がそれぞれ算出されることとなり、その結果に基づいて、ステップＳ１３で超過数Ｎ（１）から超過数Ｎ（ｎ）までの最大超過数Ｎ（ｍａｘ）を算出する。そして、次のステップＳ１４において、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が予め定められた基準数Ｍを超えるか否かを判断する。

ここで、基準数Ｍは、超過数Ｎ（ａ）の数による保護膜への影響の程度等を勘案して適宜決定されるものである。そして、本実施形態では、図６に示すｍ行×ｎ列の画素データの最後のｍ行目までの３０％に相当する数値を基準数Ｍとして設定している。すなわち、Ｍ＝０．３ｍとなっており、１列目（ａ＝１）からｎ列目（ａ＝ｎ）までで、１列でもｍ行の３０％を超える数の超過数Ｎ（ａ）があるか否かが判断されることとなる。

このようにして、ｎ列中の最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が基準数Ｍ（＝０．３ｍ）を超えるか否かが判断されるが、基準数Ｍを超えている場合には、発熱抵抗体の発熱量を制限し、発熱に基づく種々の問題（保護膜の損傷、印画面の傷つき、印画濃度の低下、尾引きや濃度ムラの発生等）が生じないようにして、サーマルヘッドの長寿命化を図っている。すなわち、発熱量を下げても印画品質に悪影響を与えないように、ステップＳ１４からステップＳ１５に移行して、印画速度の遅い低速印画モードの設定とする。そして、ステップＳ１６で低速用の濃度補正（γ補正）を施し、ステップＳ１７で低速用の蓄熱補正を施してからステップＳ２１に移行する。

逆に、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が基準数Ｍ（＝０．３ｍ）を超えていない場合には、発熱抵抗体の発熱量を最大とし、高速印画を可能とする。そのため、ステップＳ１４からステップＳ１８に移行して、印画速度の速い高速印画モードの設定とする。そして、ステップＳ１９で高速用の濃度補正（γ補正）を施し、ステップＳ２０で高速用の蓄熱補正を施してからステップＳ２１に移行する。

したがって、本実施形態の印画方法によれば、入力された画像データに応じて、低速印画モードか高速印画モードかが選択される。そして、必要な蓄熱補正等が施された後、ステップＳ２１でＰＷＭ変調を行い、ステップＳ２２で電極に電力を供給して発熱抵抗体を駆動し、印画を実行して終了する。

図８は、本実施形態のサーマルヘッドプリンタによって印画された画像の一例を示す図である。なお、説明の便宜のため、サンプリングされた１０行×１０列の画素データの部分を白抜きで示している。また、カラー画像を白黒２値画像に変換している。

図８に示す画像の印画に際しては、図６に示すサンプリング例のように、各発熱抵抗体に対応する全ての画素データについて発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）を求めるのではなく、数個おきの発熱抵抗体が対応するように、１０行×１０列の画素データについてのみ算出値Ｓ（ａ，ｂ）を求めている。すなわち、図７において、ｎ＝１０、ｍ＝１０であり、ステップＳ６からステップＳ９までの繰り返し回数や、ステップＳ５からステップＳ１１までの繰り返し回数が１０回と少ないので、高速な処理が可能となっている。また、性能的に劣るＣＰＵを使用している場合であっても対処することができる。そして、１０列中の最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が基準数Ｍ（＝１０行の３０％＝３）を超えるか否かを判断している。なお、実際の印画以外の処理は、プリンタ側ではなく、コンピュータ側のプリンタドライバで実行することもできる。

このように、サンプリング数を減らした場合には、画像データの処理時間が短くなり、一層高速な印画が可能となるが、サンプリング地点の相違によって最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が変化することが考えられ、基準数Ｍの設定に細かな配慮が必要となる。そこで、基準数Ｍの設定に際して多くのデジタルカメラの画像を解析したところ、サンプリングしたｍ行×ｎ列の画素データにおいて、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）がｍ行の３０％を超える画像は多くないことが判明した。したがって、基準数Ｍを０．３ｍとすることは妥当な設定であり、１０行×１０列の画素データであっても、基準数Ｍを３とすれば、多くの画像データで印画速度を高速化することができる。

ただし、図８に示す画像の場合は、夜景であることから濃度の高い部分が多く、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）＞基準数Ｍとなっている。そこで、図８に示す画像の印画に際しては、サーマルヘッドの長寿命化を図るため、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）≦基準数Ｍの場合よりも印画速度を遅くし、１．０秒／Ｌｉｎｅに低速化することによって印画時間を１．４倍遅くしている。なお、印画速度を低速にするのは、単位面積あたりの印画の濃さは、単位時間あたりの熱量と熱を与える時間とに強い相関があるので、単位面積あたりにかける時間を長くすれば、発熱量を小さくできるからである。

このように、本実施形態のサーマルヘッドプリンタ及びサーマルヘッドプリンタの印画方法は、入力された画像データに基づいて、発熱抵抗体の発熱量を事前に算出することにより、発熱抵抗体の熱がどの程度保護膜を損傷等させるかを判断する。すなわち、発熱抵抗体の発熱量の最大超過数Ｎ（ｍａｘ）と基準数Ｍとを比較して、発熱量（印画速度）を制御するものとなっている。そのため、サーマルヘッドの損傷（保護膜の損傷）等を低減させることができ、高速印画における寿命を延ばすことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、以下のような種々の変形等が可能である。すなわち、
（１）本実施形態のサーマルヘッドプリンタ１０では、インクリボン１８を用いてロール紙３０に印画しているが、カット紙に印画する場合も同様の効果を得ることができる。また、インクシート１８を使用せずに、感熱記録紙に印画する場合も同様の効果を得ることができる。

（２）本実施形態のサーマルヘッドプリンタ１０では、低速印画モードと高速印画モードとの２種類を使い分けているが、中速印画モード等の他の印画モードを追加し、より細かい制御を行っても良い。なお、この場合の基準数Ｍは、例えば、低速印画モードに移行する基準数Ｍ（１）、中速印画モードに移行する基準数Ｍ（２）というように、印画モードの数に応じて複数設定しておく。

本発明のサーマルヘッドプリンタ及びサーマルヘッドプリンタの印画方法によれば、印画する画像データをサンプリングし、発熱抵抗体の発熱量を事前に算出して発熱量を制御するので、長寿命化と高速印画の両立が可能となっている。そのため、サーマルヘッドプリンタに幅広く適用することができる。

本実施形態のサーマルヘッドプリンタの要部を示す側面図である。 本実施形態のサーマルヘッドプリンタの要部を示す斜視図である。 本実施形態のサーマルヘッドプリンタにおけるサーマルヘッドを示す斜視図である。 図３に示すサーマルヘッドの発熱抵抗体側を部分的に示す斜視図である。 本実施形態のサーマルヘッドプリンタにおける制御の流れを示すブロック図である。 本実施形態のサーマルヘッドプリンタによる画像データのサンプリング例を示す模式図である。 本実施形態のサーマルヘッドプリンタにおける印画方法を示すフローチャートである。 本実施形態のサーマルヘッドプリンタによって印画された画像の一例を示す図である。

符号の説明

１０ サーマルヘッドプリンタ
１１ サーマルヘッド
１１ｂ 発熱抵抗体（発熱素子）
１２ プラテン
３０ ロール紙（被記録媒体）

Claims (8)

1. プラテンと、
   発熱素子を有するサーマルヘッドと
   を備え、
   前記プラテンと前記サーマルヘッドとの間に被記録媒体を搬送し、印画する画像データに基づいて、前記発熱素子を発熱させることによって印画を行うサーマルヘッドプリンタであって、
   画像データに対応する前記発熱素子の発熱量を算出する発熱量演算手段と、
   前記発熱量演算手段による発熱量の算出値Ｓと前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌとを比較する発熱量比較手段と、
   前記発熱量比較手段に基づいて、前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌを超える算出値Ｓの個数を数えて超過数Ｎを算出する超過数カウント手段と、
   前記超過数カウント手段によって算出された超過数Ｎが基準数Ｍを超える場合に、前記発熱素子の発熱量を制限して印画を行う発熱量制御手段と
   を備えることを特徴とするサーマルヘッドプリンタ。
2. 請求項１に記載のサーマルヘッドプリンタにおいて、
   前記発熱量演算手段は、画像データをサンプリングし、サンプリングした画素データを印画するために必要な前記発熱素子の発熱量を算出する
   ことを特徴とするサーマルヘッドプリンタ。
3. 請求項１に記載のサーマルヘッドプリンタにおいて、
   前記発熱量演算手段は、画像データ中の階調データと被記録媒体の搬送速度とに基づいて、前記発熱素子の発熱量を算出する
   ことを特徴とするサーマルヘッドプリンタ。
4. 請求項１に記載のサーマルヘッドプリンタにおいて、
   前記発熱量制御手段は、被記録媒体の搬送速度を遅くすることによって前記発熱素子の発熱量を制限する
   ことを特徴とするサーマルヘッドプリンタ。
5. プラテンと、
   複数の発熱素子をライン状に配列したサーマルヘッドと
   を備え、
   前記プラテンと前記サーマルヘッドとの間に被記録媒体を搬送し、印画する画像データに基づいて、前記発熱素子を発熱させることによって印画を行うライン型のサーマルヘッドプリンタであって、
   画像データ中のｍ行×ｎ列の画素データにおけるａ列目（１≦ａ≦ｎ）に対応する前記発熱素子により、ｂ行目（１≦ｂ≦ｍ）の画素データを印画するために必要な発熱量を算出する発熱量演算手段と、
   前記発熱量演算手段によるａ列目のｂ行目の発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）と前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌとを比較する発熱量比較手段と、
   前記発熱量比較手段に基づいて、前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌを超える算出値Ｓ（ａ，ｂ）の個数を数えてａ列目の超過数Ｎ（ａ）を算出する超過数カウント手段と、
   前記超過数カウント手段によって算出された１列目からｎ列目の超過数Ｎ（１）〜Ｎ（ｎ）に基づいて、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）を算出する最大超過数抽出手段と、
   前記最大超過数抽出手段によって算出された最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が基準数Ｍを超える場合に、前記発熱素子の発熱量を制限して印画を行う発熱量制御手段と
   を備えることを特徴とするサーマルヘッドプリンタ。
6. プラテンとサーマルヘッドとの間に被記録媒体を搬送し、印画する画像データに基づいて、前記サーマルヘッドの発熱素子を発熱させることによって印画を行うサーマルヘッドプリンタの印画方法であって、
   画像データに対応する前記発熱素子の発熱量を算出した後、
   算出値Ｓと前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌとを比較し、
   規定値Ｌを超える算出値Ｓの個数を数えて超過数Ｎを求め、
   超過数Ｎが基準数Ｍを超える場合は、前記発熱素子の発熱量を制限して印画を行う
   ことを特徴とするサーマルヘッドプリンタの印画方法。
7. 請求項６に記載のサーマルヘッドプリンタの印画方法において、
   超過数Ｎが基準数Ｍを超える場合は、被記録媒体の搬送速度を遅くする
   ことを特徴とするサーマルヘッドプリンタの印画方法。
8. プラテンとサーマルヘッドとの間に被記録媒体を搬送し、印画する画像データに基づいて、前記サーマルヘッドにライン状に配列された複数の発熱素子を発熱させることによって印画を行うライン型のサーマルヘッドプリンタの印画方法であって、
   画像データ中のｍ行×ｎ列の画素データにおけるａ列目（１≦ａ≦ｎ）に対応する前記発熱素子により、ｂ行目（１≦ｂ≦ｍ）の画素データを印画するために必要な発熱量を算出した後、
   ａ列目のｂ行目の発熱量の算出値Ｓ（ａ，ｂ）と前記発熱素子の発熱量の規定値Ｌとを比較し、
   規定値Ｌを超える算出値Ｓ（ａ，ｂ）の個数を数えてａ列目の超過数Ｎ（ａ）を求め、
   １列目からｎ列目の超過数Ｎ（１）〜Ｎ（ｎ）に基づいて、最大超過数Ｎ（ｍａｘ）を算出し、
   最大超過数Ｎ（ｍａｘ）が基準数Ｍを超える場合は、前記発熱素子の発熱量を制限して印画を行う
   ことを特徴とするサーマルヘッドプリンタの印画方法。

Images