JP2016198955A

JP2016198955A - サーマルプリンタ

Info

Publication number: JP2016198955A
Application number: JP2015080939A
Authority: JP
Inventors: 奈都美瓜生; Natsumi Uryu; 寛之片岡; Hiroyuki Kataoka
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-12-01
Also published as: US20160297208A1; US9643428B2; EP3078498A3; CN106042683B; EP3078498A2; EP3078498B1; CN106042683A

Abstract

【課題】階調再現性に優れたサーマルプリンタを提供すること。【解決手段】エネルギーが印加されて発熱する複数の発熱体と、前記発熱体にエネルギーを印加するエネルギー印加手段と、画像の反射率と前記発熱体に印加されるエネルギーとの関係に基づいて階調ごとのエネルギーが設定された階調テーブルを記憶する記憶手段と、前記階調テーブルに基づいて、印刷画像の階調に応じた制御データを前記エネルギー印加手段に転送し、前記エネルギー印加手段が前記発熱体に印加するエネルギーを制御する制御手段と、を備えるサーマルプリンタ。【選択図】図３

Description

本発明は、サーマルプリンタに関する。

印加されたエネルギーの大きさに応じて発熱する複数の発熱体を備え、記録媒体に多階調画像を形成するサーマルプリンタが知られている。

サーマルプリンタでは、例えば、図１７に示される印刷画像の光学濃度と発熱体に印加するエネルギーとの関係に基づいて、階調間で光学濃度が一定に変化するように階調を定め、定めた階調に応じて発熱体に印加するエネルギーが設定される。

また、処理負荷を軽減するために、中間濃度領域における印刷画像の光学濃度と発熱体に印加するエネルギーとの関係を線形近似して発熱体に印加するエネルギーを設定したサーマルプリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−２２０３５８号公報

ここで、印刷画像の光学濃度と明るさを表す反射率との関係は、下式で表される。

光学濃度＝−ｌｏｇ（反射率）
このため、図１８に示されるように、光学濃度が低い領域では反射率の変化は大きいが、光学濃度が高い領域では反射率の変化が緩やかになる。したがって、図１７に示すように光学濃度の変化の度合いが一定になるように発熱体に印加するエネルギーを設定しても、高濃度領域における反射率の変化が乏しくなり、階調再現性が低下する可能性がある。

図１９は、印刷画像を例示する図である。図１９（Ａ）は、図１７に示される光学濃度とエネルギーとの関係に基づいて、階調間で光学濃度が一定変化するように発熱体に印加するエネルギーを設定して画像を印刷した結果である。また、図１９（Ｂ）は、光学濃度と発熱体に印加するエネルギーとの関係を線形近似して発熱体に印加するエネルギーを設定し、画像を印刷した結果である。

光学濃度に基づいて発熱体に印加するエネルギーを設定すると、図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、印刷画像において、低濃度領域の階調が急激に変化し、高濃度領域の階調の判別が困難になり、再現できる階調数が実質的に減ってしまう可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、階調再現性に優れたサーマルプリンタを提供することを目的とする。

本発明の一態様のサーマルプリンタによれば、エネルギーが印加されて発熱する複数の発熱体と、前記発熱体にエネルギーを印加するエネルギー印加手段と、画像の反射率と前記発熱体に印加されるエネルギーとの関係に基づいて階調ごとのエネルギーが設定された階調テーブルを記憶する記憶手段と、前記階調テーブルに基づいて、印刷画像の階調に応じた制御データを前記エネルギー印加手段に転送し、前記エネルギー印加手段が前記発熱体に印加するエネルギーを制御する制御手段と、を備える。

本発明の実施形態によれば、階調再現性に優れたサーマルプリンタが提供される。

実施形態におけるサーマルプリンタの概略構成を例示する図である。画像の網点面積率と反射率との関係を例示する図である。画像の網点面積率と発熱体に印加するエネルギーとの関係を例示する図である。階調値と発熱体に印加するエネルギーとの関係を例示する図である。元画像データ及び印刷画像を例示する図である。元画像データ及び印刷画像の階調値に対する反射率を例示する図である。元画像データ及び印刷画像の階調値に対する反射率を例示する図である。階調値に対する反射率を例示する図である。実施形態における１印刷ライン分の転送データ及びデータ転送方法を例示する図である。実施形態における電源電圧と電圧補正値との関係を例示する図である。実施形態における温度と温度補正値との関係を例示する図である。実施形態における放熱時間と速度補正値との関係を例示する図である。実施形態における印刷率と印刷率補正値との関係を例示する図である。実施形態における印刷率の算出方法を例示する図である。実施形態における画像データ処理のフローチャートを例示する図である。実施形態における印刷処理のフローチャートを例示する図である。画像の光学濃度と発熱体に印加するエネルギーとの関係を例示する図である。画像の光学濃度と反射率との関係を例示する図である。従来技術における印刷画像を例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

（サーマルプリンタの構成）
図１は、実施形態におけるサーマルプリンタ１００の概略構成を例示する図である。

図１に示されるように、サーマルプリンタ１００は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）１０、ＲＡＭ（Random access Memory）１１、サーミスタ１２、シフトレジスタ１４、ラッチレジスタ１６、電源１７、分圧回路１８、ＩＣ１〜ＩＣ６４０、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０を有する。

発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０は、サーマルヘッドに、主走査方向に一列に並ぶように設けられている。各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０は、印加されるエネルギーの大きさに応じて発熱し、感熱紙等の記録媒体を加熱して画像を記録媒体上に印刷する。本実施形態におけるサーマルプリンタ１００は、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０により、印刷ラインごとに６４０ドットを記録媒体に印刷できる。

発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０は、印刷領域に応じて分割された印刷ブロックごとに制御される。本実施形態では、１６０個の発熱体ごとに、発熱体Ｒ１〜Ｒ１６０、発熱体Ｒ１６１〜Ｒ３２０、発熱体Ｒ３２１〜発熱体４８０、発熱体Ｒ４８１〜Ｒ６４０の４つの印刷ブロックに分けられている。なお、サーマルプリンタ１００に設けられる発熱体の数、印刷ブロックの数等の構成は、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。

ＭＣＵ１０は、制御手段の一例であり、印刷する画像の階調に応じて発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーを設定し、各種信号をシフトレジスタ１４、ラッチレジスタ１６及びＩＣ１〜ＩＣ６４０に送信する。シフトレジスタ１４、ラッチレジスタ１６、ＩＣ１〜ＩＣ６４０及び電源１７は、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０にエネルギーを印加するエネルギー印加手段の一例である。

ＭＣＵ１０は、サーマルプリンタ１００に入力された画像データ及びＲＡＭ１１に記憶されている階調テーブルに基づいて発熱体を制御するＤＩ信号を生成し、生成したＤＩ信号をクロック同期式シリアル通信にてシフトレジスタ１４に送信する。また、ＭＣＵ１０は、シフトレジスタ１４への１印刷ライン分のＤＩ信号の送信が完了すると、／ＬＡＴ信号を送信して、シフトレジスタ１４内のデータをラッチレジスタ１６にラッチする。

ＲＡＭ１１は、記憶手段の一例であり、階調に対応するエネルギーが設定された階調テーブル等を記憶する。

シフトレジスタ１４は、６４０ビットのデータを記憶するものであり、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に対応するデータ領域を有する。シフトレジスタ１４の各ビットは何れかの発熱体に対応しており、ビット０は発熱体Ｒ１に、ビット６３９は発熱体Ｒ６４０に対応する。シフトレジスタ１４に記憶されるデータは発熱体を制御するデータであり、ビットが１である場合には対応する発熱体がオン、ビットが０である場合には対応する発熱体がオフとなる。

ラッチレジスタ１６は、シフトレジスタ１４と同様に、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に対応するデータ領域を有する。ラッチレジスタ１６は、ＭＣＵ１０から／ＬＡＴ信号を受信し、シフトレジスタ１４から送信される信号をラッチする。ラッチレジスタ１６にラッチされた信号は、各ＩＣ１〜ＩＣ６４０の入力端子に入力される。

ＩＣ１〜ＩＣ６４０は、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に対応して設けられ、それぞれ発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０の一端に接続されている。ＩＣ１〜ＩＣ６４０は、ＳＴＢ信号のオンオフによってそのオンオフが制御され、ラッチレジスタ１６からの信号が１で、且つＭＣＵ１０から送信されるＳＴＢ信号がオンの場合にオンになり、対応する発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に通電する。なお、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０の通電時間は、ＳＴＢ信号がオンとなっている時間により制御される。通電時間が長いほど、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加されるエネルギーが大きくなる。

ＭＣＵ１０は、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０の印刷ブロックごとにＳＴＢ信号を送信する。ＭＣＵ１０は、ＩＣ１〜ＩＣ１６０にＳＴＢ１信号、ＩＣ１６１〜ＩＣ３２０にＳＴＢ２信号、ＩＣ３２１〜ＩＣ４８０にＳＴＢ３信号、ＩＣ４８１〜ＩＣ６４０にＳＴＢ４信号を送信し、印刷ブロックごとに発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０を制御する。

電源１７は、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に接続され、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に電圧Ｖを印加する。ＭＣＵ１０は、分圧回路１８によって分圧された電圧Ｖｉｎに基づいて、電源１７から発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加されている電圧Ｖを求める。サーミスタ１２は、温度検出手段の一例であり、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０が設けられているサーマルヘッドの温度を測定し、測定値ＴをＭＣＵ１０に送信する。

（階調テーブル）
次に、サーマルプリンタ１００において発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーの制御に用いられる階調テーブルについて説明する。

画像のグラデーション表現を滑らかにするために、白から黒までのグレースケールを反射率に応じて分割する。ここで、図２に示されるように反射率と網点面積率とは比例関係にある。網点面積率と光学濃度との関係はMurray-Davies式で表され、用紙の濃度Ｄ_０、飽和濃度Ｄ_ｓ、印字部濃度Ｄ_ｔとすると、網点面積率Ａは下式（１）で表される。

そこで、本実施形態では、図３に示される発熱体に印加するエネルギーと画像の網点面積率との関係に基づいて、網点面積率の変化が一定になるように階調を定め、各階調に対応するエネルギーを設定する。図３は１６階調の例であり、網点面積率０％（白）から網点面積率１００％（黒）までの間を１５等分したときの各階調値に対応するエネルギーが示されている。

図４は、１６階調のときの、階調値とエネルギーとの関係を例示する図であり、図３から導き出される。なお、図４において、エネルギー「１００％」は、図３において網点面積率が１００％（階調値が最大）のときのエネルギーの値に対応する。サーマルプリンタ１００では、このような画像の網点面積率と発熱体に印加するエネルギーとの関係に基づいて、階調値ごとに発熱体に印加するエネルギーが設定され、以下の表１に示される階調テーブルがＲＡＭ１１に記憶される。階調値ごとのエネルギーを階調テーブルとして予め記憶することで、印字の際に階調値とエネルギーとの関数に基づいて印刷を望む階調に対応するエネルギーを算出する処理を省くことができる。

なお、表１は階調値０〜１５の１６階調画像を印刷する場合の階調テーブルであるが、印刷する画像データの階調数に応じて、４階調の階調テーブル、３２階調の階調テーブル等を同様に設定してＲＡＭ１１に記憶させてもよい。表２は４階調の階調テーブルの例、表３は３２階調の階調テーブルの例である。

ＭＣＵ１０は、印刷する画像データが１６階調の場合には表１の階調テーブルに基づいて、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーを設定する。ＭＣＵ１０は、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０への通電時間を変えることで、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーの大きさを制御する。

図５は、実施形態におけるサーマルプリンタ１００による印刷結果を例示する図である。図５（Ａ）は、サーマルプリンタ１００に入力される１６階調の元画像データであり、階調値が網点面積率に比例するように１６階調としたときのデータである。また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に対応する元画像データを、表１に示される階調テーブルに基づいて印刷した結果である。

図５（Ｂ）に示されるように、網点面積率に基づいて発熱体に印加するエネルギーを設定することで、高濃度領域の階調差が明確になり、入力された元画像データの階調を低濃度から高濃度まで再現できていることが分かる。また、各階調値間での反射率の差が等しく、滑らかなグラデーションを再現できており、階調再現性に優れた高品質画像が得られている。

図６は、図５（Ａ）の元画像データ及び図５（Ｂ）の印刷画像における階調値と反射率との関係を示す図である。ここで、画像の黒（階調値１５）の反射率を１％とすると、光学濃度は２．００となる。しかし、実際に印刷される黒画像は光学濃度２．００には達せず、飽和濃度が１．１５である場合の反射率は７％になる（図６に示される印刷画像の階調値１５の反射率）。そのため、反射率が７％の状態を、網点面積率１００％とする。

また、図６に示されるように、その他の各階調においても、元画像データの反射率よりも印刷した画像の反射率が僅かに高くなっている。そこで、記録媒体上に再現可能な反射率の範囲内で、印刷画像における各階調の反射率が元画像データの反射率と等しくなるように、各階調のエネルギーを設定した階調テーブルを用いて印刷を行ってもよい。

図７は、この場合の階調値と反射率との関係を示す図面である。図７に示すように、印刷画像では、階調値が１５の時の反射率（７％）は元画像データの反射率と異なっているが、階調値０〜１４については元画像データと印刷画像との反射率がほぼ等しくなっている。階調テーブルには、図７に示す反射率に対応するエネルギー値が、各階調値に対応づけて格納される。

図７に示す関係のように、元画像データの反射率と印刷画像の反射率とが一致するように設定された階調テーブルを用いることで、例えば印刷画像の階調値０〜１４の反射率が元画像データの反射率に一致するように印刷することが可能になる。図５（Ｃ）は、このような階調テーブルを用いたときの印刷画像を示す図面である。

このように、表１の階調テーブルを用いて印刷すると、図５（Ｂ）に示されるように、階調値０〜１５における印刷画像の階調再現性が向上する。また、表１の階調テーブルを補正した階調テーブルを用いて印刷することで、図５（Ｃ）に示されるように、記録媒体上に再現可能な反射率の範囲内で、各階調の反射率が元画像データの反射率に等しくなるように画像を印刷することが可能になる。

サーマルプリンタ１００は、複数の階調テーブルをＲＡＭ１１に記憶させ、ユーザから印刷に使用する階調テーブルの選択を受け付けてもよい。ユーザは、印刷する画像等に応じた階調テーブルを選ぶことで、所望の階調性を有する印刷画像を得ることが可能になる。

ＲＡＭ１１には、例えば、表１〜表３に示されるように階調数が異なるテーブル、同じ階調数でも各階調値に設定されるエネルギーの大きさが異なるテーブル等が記憶される。また、マンセル明度と反射率との関係のように、階調値と画像の反射率とを対数関数で表し（図８）、人間の目に階調の変化が認識し易くなるように各階調値のエネルギーを設定した階調テーブルをＲＡＭ１１に記憶させてもよい。ＭＣＵ１０は、例えばユーザによって選択された階調テーブルに基づいて、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーを制御する。

（データ転送）
次に、サーマルプリンタ１００において、ＭＣＵ１０がシフトレジスタ１４に発熱体のオンオフを制御する制御データを転送する方法について説明する。

ＭＣＵ１０は、サーマルプリンタ１００に入力された画像データの階調に応じたエネルギーが発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加されるように、シフトレジスタ１４に発熱体の制御データを転送する。

例えば表１の階調テーブルを用いて１６階調の印刷を実行する場合には、ＭＣＵ１０が印刷ラインごとに各階調値１〜１５に対応する制御データを１５回転送することで、発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０のそれぞれに階調に応じたエネルギーを印加して画像を印刷できる。

しかし、印刷ラインごとに制御データを１５回転送する方法では、ＭＣＵ１０からのデータ転送速度が５ＭＨｚの場合、１ライン当たりのデータ転送時間は１２８μｓｅｃとなる。このため、画像データの解像度が２００ｄｐｉ（８ｄｏｔ／ｍｍ）の場合には、印刷速度が６０ｍｍ／ｓｅｃとなり、印刷速度が低下する。

そこで、本実施形態におけるサーマルプリンタ１００では、以下で説明するデータ転送方法によってＭＣＵ１０からのデータ転送回数を減らすことで、高速印刷に対応可能になっている。

例えば表４に示すように、０％から１００％までのエネルギーを１６等分して０〜１５のエネルギー段階値を設定し、４回のデータ転送で発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０のそれぞれに階調に応じたエネルギーを印加して１６階調の画像を印刷できる。

ＭＣＵ１０は、例えば階調値０〜１５に対応するエネルギー段階値０〜１５のエネルギーを発熱体に印加するように、制御データを４回転送する。ＭＣＵ１０は、１回目にエネルギー５３．３％のＯＮ又はＯＦＦ、２回目にエネルギー２６．７％のＯＮ又はＯＦＦ、３回目にエネルギー１３．３％のＯＮ又はＯＦＦ、４回目にエネルギー６．７％のＯＮ又はＯＦＦを示す制御データを送信する。

例えば階調値７の画像を印刷する発熱体Ｒ１にはエネルギー段階値７の４６．７％のエネルギーを印加するので、表４に示されるように、ＭＣＵ１０が、１回目ＯＦＦ、２回目ＯＮ、３回目ＯＮ、４回目ＯＮという制御データを送信する。このような制御データが送信されることで、発熱体Ｒ１には、エネルギー２６．７％、エネルギー１３．３％及びエネルギー６．７％の合計４６．７％のエネルギーが印加される。

このように、異なる大きさのエネルギーのＯＮ又はＯＦＦを示す制御データを４回転送することで、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に階調に応じたエネルギーを印加するように制御できる。このようなデータ転送方法により、ＭＣＵ１０からシフトレジスタ１４へのデータ転送回数を減らし、高速な印刷が可能になる。

ここで、表１の階調テーブルでは、階調ごとに設定されているエネルギーの階調値間の最小差は３．２％である。そこで、この最小差３．２％に対応できるようにするために、表５に示されるように、０％〜１００％のエネルギーを３２（＝２^５）段階に等分割し、段階値間のエネルギー差が約３．２％となるようにしたエネルギー段階値テーブルを設定する。

このようなエネルギー段階値テーブルを設けることで、表６に示すように、表１の各階調値に対応するエネルギーと表５のエネルギー段階値とを対応づけることができる。例えば、表１の階調値１のエネルギー２５．９％は、表５のエネルギー段階値８のエネルギー２５．８％に近く、階調値１のエネルギーとエネルギー段階値８とを対応づけることができる。このように階調値に対応づけたエネルギー段階値に設定されているエネルギーを用いることで、１６階調の印刷を実行できる。

このように、例えば階調テーブルにおける各階調値のエネルギーと３２（＝２^５）段階のエネルギー段階値とを対応づけた場合には、ＭＣＵ１０が制御データを１印刷ラインにつき５回転送することで、１６階調の画像を印刷できる。ＭＣＵ１０は、例えば以下の表６に例示されるテーブルに基づいて制御データを５回転送し、各階調値に応じたエネルギーを発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加させる。

表７に示されるように、ＭＣＵ１０は、画像データの階調に応じたエネルギーが印加されるように、１回目にエネルギー５１．６％のＯＮ又はＯＦＦ、２回目にエネルギー２５．８％のＯＮ又はＯＦＦ、３回目にエネルギー１２．９％のＯＮ又はＯＦＦ、４回目にエネルギー６．５％のＯＮ又はＯＦＦ、５回目にエネルギー３．２％のＯＮ又はＯＦＦを示す制御データを各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に送信する。

例えば階調値４の画像を印刷する発熱体Ｒ１にはエネルギー段階値１２の３８．７％のエネルギーを印加するので、表７に示されるように、ＭＣＵ１０が、１回目ＯＦＦ、２回目ＯＮ、３回目ＯＮ、４回目ＯＦＦ，５回目ＯＦＦという制御データを送信する。このような制御データが送信されることで、発熱体Ｒ１には、エネルギー２５．８％及びエネルギー１２．９％の合計３８．７％のエネルギーが印加される。

このように、異なる大きさのエネルギーのＯＮ又はＯＦＦを示す制御データを５回転送することで、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に階調に応じたエネルギーを印加するように制御できる。サーマルプリンタ１００では、このようなデータ転送方法により、ＭＣＵ１０からシフトレジスタ１４へのデータ転送回数を減らし、高速印刷が可能になっている。

なお、表２に示される４階調のテーブルに基づいて印刷する場合には、８（＝２^３）段階のエネルギー段階値テーブルを設定し、制御データを３回転送することで、画像データの階調に応じたエネルギーを各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加できる。また、表３に示される３２階調のテーブルに基づいて画像を印刷する場合には、６４（＝２^６）段階のエネルギー段階値テーブルを設定し、制御データを６回転送することで、画像データの階調に応じたエネルギーを各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加できる。

このように、例えば２^ｎ（ｎは１以上の整数）階調の階調テーブルに基づいて画像を印刷する場合には、階調テーブルにおける階調値間のエネルギー最小差に基づいて２^ｍ（ｍはｎより大きい整数）段階のエネルギー段階値テーブルを設定する。ＭＣＵ１０は、シフトレジスタ１４に異なる大きさのエネルギーのＯＮ又はＯＦＦを示す制御データをｍ回転送することで、画像データの階調に応じたエネルギーを各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加できる。

ＭＣＵ１０からシフトレジスタ１４への制御データの転送回数と、各回におけるエネルギーの大きさとの関係を、以下の表８に例示する。

１回目に制御データを転送するエネルギーの大きさＥ_１は、下式（２）で求められる。

また、２回目以降のエネルギーの大きさは、前回のエネルギーの１／２とする。このように各回の発熱体に印加するエネルギーの大きさを設定し、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に対応する制御データを転送することで、階調テーブルの各階調に対応するエネルギーを各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加できる。

一度にエネルギーを印加する発熱体の数が多いと消費電力が増大する可能性がある。そこで、ＭＣＵ１０は、発熱体Ｒ１〜Ｒ１６０、発熱体Ｒ１６１〜Ｒ３２０、発熱体Ｒ３２１〜発熱体４８０、発熱体Ｒ４８１〜Ｒ６４０の４つの印刷ブロックごとに制御データを転送する。

印刷ラインごとに５回制御データを転送する場合には、図９（Ａ）に示されるように、ＭＣＵ１０は、転送回ごとに各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に対応する６４０ｂｉｔの制御データを生成する（ＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ５）。また、ＭＣＵ１０は、Ｎ回目の制御データを各印刷ブロックに対応する１６０ｂｉｔの制御データに分割する（ＤＡＴＡ［Ｎ−１］〜ＤＡＴＡ［Ｎ−４］）。

ＭＣＵ１０は、図９（Ｂ）に示されるように、印刷ブロックごとに１回目から５回目までの制御データを順次シフトレジスタ１４に転送していく。図９（Ｂ）に示すように、ＭＣＵ１０は、発熱体Ｒ１〜Ｒ１６０の印刷ブロックに対応するＤＡＴＡ１−１〜ＤＡＴＡ５−１の制御データを連続して転送する。次に、ＭＣＵ１０は発熱体Ｒ１６１〜Ｒ３２０の印刷ブロックに対応するＤＡＴＡ１−２〜ＤＡＴＡ５−２の制御データを連続して順次転送する。また、発熱体Ｒ３２１〜Ｒ４８０の印刷ブロックに対応するＤＡＴＡ１−３〜ＤＡＴＡ５−３の制御データを順次転送した後、発熱体Ｒ４８１〜Ｒ６４０の印刷ブロックに対応するＤＡＴＡ１−４〜ＤＡＴＡ５−４の制御データを順次転送する。シフトレジスタ１４に転送された制御データは、ラッチレジスタ１６に転送されて、各発熱体に対応するＩＣに送信される。

ＭＣＵ１０はまた、発熱体への通電タイミングに応じてＳＴＢ１信号〜ＳＴＢ４信号を順次ＩＣに送信する。これにより、各印刷ブロックの発熱体に通電させる。ＳＴＢ信号の入力時間によって発熱体への通電時間が制御され、発熱体に印加されるエネルギーが変化する。各ＳＴＢ信号は、表７に示される各回のエネルギーが発熱体に印加されるように、制御データに対応して入力時間を変えて連続して送信される。このように印刷ブロックごとに制御データを転送して発熱体にエネルギーを印加することで、１度に通電される発熱体の数を最大１６０個に抑え、消費電力を低減することが可能になる。

また、印刷ブロックごとに制御データを連続して転送することで、各印刷ブロックの発熱体への通電間隔（通電終了時点から次に通電開始するまでの時間）が一定となり、通電間隔がばらつくことによる印刷濃度の変動を抑制できる。

（エネルギー補正）
次に、サーマルプリンタ１００において、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーの大きさ及び補正方法について説明する。

発熱体に同じ大きさのエネルギーを印加しても、使用する記録媒体の種類によっては印刷画像の濃度が変動する。これは、記録媒体に応じて発色させるのに必要なエネルギーが異なるためである。そこで、本実施形態におけるサーマルプリンタ１００では、使用する記録媒体の種類に応じて、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーの最大値（最大階調値時に発熱体に印加されるエネルギーの大きさ）が設定される。記録媒体の種類に応じてエネルギーの最大値を設定することで、記録媒体の種類に関わらず一定品質の印刷が可能になる。

ＲＡＭ１１には、表９に示されるように、用紙Ｐの種類ごとにエネルギー最大値Ｅ_０（Ｐ）が設定されたテーブルが記憶されている。例えば、用紙１の場合、最大階調値のときに発熱体に印加されるエネルギーＥ_０は２３．７ｍＪ／ｍｍ^２である。ＭＣＵ１０は、サーマルプリンタ１００において記録媒体として使用される用紙Ｐの種類に応じて、エネルギー最大値Ｅ_０（Ｐ）をＲＡＭ１１から取得する。用紙Ｐの種類は、予めプリンタに設定する、あるいは印刷データと共にプリンタが受信する等の方法で認識できる。ＭＣＵ１０は、取得したエネルギー最大値Ｅ_０（Ｐ）に基づいて、階調テーブルに設定されたエネルギーを各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するようにシフトレジスタ１４等に各種信号を送信する。

各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０には、上記したように印刷ブロックごとにエネルギーが印加されるが、一度に通電する発熱体の数が多い場合には、電圧降下が発生する可能性がある。

そこで、サーマルプリンタ１００では、電源１７から発熱体に印加される電圧Ｖに応じて、発熱体に印加するエネルギーを補正する電圧補正値ｋ_ｖ（Ｖ）が設定され、ＲＡＭ１１に記憶されている。図１０は、電源電圧と電圧補正値との関係を例示する図面である。ＭＣＵ１０は、電源１７から発熱体に印加されている電圧値Ｖに対応する電圧補正値ｋ_ｖ（Ｖ）をＲＡＭ１１から取得し、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーを補正する。

ここで、サーマルプリンタ１００では、１印刷ラインごとに複数回データ転送を行って発熱体に通電している。転送の各回で通電する発熱体の数が変化し、数が多い場合には電圧降下が発生する可能性がある。そこで、電圧補正は電源１７の電圧の大きさによって補正するタイミングを変化させる必要がある。高電圧部分でのエネルギー変化はほとんど無いので、高電圧系では、１００％のエネルギーを補正することで１印刷ライン分のエネルギーを補正する。また、バッテリー等の低電圧系では、電圧に対するエネルギーの変化が大きく、通電する発熱体の数に応じた補正が必要になるため、１通電ごとの補正とする。

また、同じ大きさのエネルギーを発熱体に印加しても、発熱体が設けられているサーマルヘッドの温度の影響により、エネルギー印加後の発熱体の温度が異なる可能性がある。このため、同じ濃度の画像データであっても、異なる濃度の画像が印刷されてしまう可能性がある。

そこで、サーマルプリンタ１００では、サーミスタ１２によって測定されるサーマルヘッドの温度Ｔに応じて、発熱体に印加するエネルギーを補正する温度補正値ｋ_Ｔ（Ｔ）が設定され、ＲＡＭ１１に記憶されている。図１１は、サーマルヘッドの温度と温度補正値との関係を例示する図面である。温度が高い領域では温度補正値は小さく、温度が低くなるほど温度補正値が大きくなるように、温度補正値が設定される。ＭＣＵ１０は、サーミスタ１２によって測定される温度Ｔに基づいてＲＡＭ１１から温度補正値ｋ_Ｔ（Ｔ）を取得し、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギー１００％の大きさを補正する。通電する度に発熱体の温度は上昇していくが、急激な変化ではないので、温度補正は、例えば１ｍｓ周期等の任意のタイミングで実行する。

また、同じ大きさのエネルギーを発熱体に印加しても、直前の印刷ラインの通電が終了してから次の印刷ラインの通電が開始されるまでの期間（以下「放熱時間ｔ」という）によって発熱体が放熱して冷却される度合いが異なるため、エネルギー印加後の発熱体の温度が異なってくる可能性がある。このため、同じ濃度の画像データであっても、異なる濃度の画像が印刷されてしまう可能性がある。

そこで、サーマルプリンタ１００では、発熱体の放熱時間ｔに応じて、発熱体に印加するエネルギーを補正する速度補正値ｋ_Ｓ（ｔ）が設定され、ＲＡＭ１１に記憶されている。図１２は、放熱時間と速度補正値との関係を例示する図面である。放熱時間が小さいほど速度補正値は小さく設定されている。ＭＣＵ１０は、１印刷ラインごとに放熱時間ｔに基づいてＲＡＭ１１から速度補正値ｋ_Ｓ（ｔ）を取得し、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギー１００％の大きさを補正する。

また、同じ大きさのエネルギーを発熱体に印加しても、直前の印刷ラインへの通電の有無や、隣接する発熱体への通電の有無によって、エネルギー印加後の発熱体の温度が異なる可能性がある。このため、同じ濃度の画像データであっても、異なる濃度の画像が印刷されてしまう可能性がある。

そこで、サーマルプリンタ１００では、印刷率Ｄに応じて発熱体に印加するエネルギーを補正する印刷率補正値ｋ_Ｄ（Ｄ）が設定され、ＲＡＭ１１に印刷率と印刷率補正値とが対応づけて記憶されている。図１３は、印刷率と印刷率補正値との関係を例示する図面である。ＭＣＵ１０は、印刷率Ｄに基づいてＲＡＭ１１から印刷率補正値ｋ_Ｄ（Ｄ）を取得し、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーの大きさを補正する。

印刷率Ｄは、例えば図１４に示されるように、黒丸で表される印刷ドットの副走査方向の１ライン前及び２ライン前であって、印刷ドットと主走査方向に同位置にあるドット及びこれらのドットの隣接位置にある破線で囲まれた６ドットから求める。図１４の例では、斜線を付したドットが印刷されたドット、白丸が通電されていないドットであり、破線で囲まれた６ドットのうち４ドットが印刷されているため、印刷率Ｄは４／６×１００＝６６．７％となる。

ＭＣＵ１０は、算出した印刷率Ｄに基づいてＲＡＭ１１から印刷率補正値ｋ_Ｄ（Ｄ）を取得し、各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０に印加するエネルギーをドットごとに補正する。なお、印刷率Ｄの算出方法は、上記で説明した方法に限られるものではない。

このように、本実施形態におけるサーマルプリンタ１００では、電圧補正値ｋ_ｖ（Ｖ）、温度補正値ｋ_Ｔ（Ｔ）、速度補正値ｋ_Ｓ（ｔ）及び印刷率補正値ｋ_Ｄ（Ｄ）の少なくとも１つ以上を用いて発熱体に印加するエネルギーが補正される。発熱体に印加するエネルギーを補正することで、一定品質の画像を印刷することが可能になる。

（印刷処理）
次に、サーマルプリンタ１００における印刷処理について説明する。

図１５は、画像データ処理のフローチャートを例示する図である。サーマルプリンタ１００に画像データが入力されると、図１５に示される画像データ処理が実行される。

まずステップＳ１０１にて、ＭＣＵ１０が、ＲＡＭ１１に記憶されているエネルギーテーブル（表９）から印刷する用紙に対応するエネルギー最大値Ｅ_０（Ｐ）を取得する。次に、画像データの印刷ライン数Ｌｐに応じて、ステップＳ１０２からステップＳ１０９までの処理を繰り返し実行する。

ＭＣＵ１０は、印刷ラインに含まれる印刷ドット数に応じて、１印刷ラインごとに、ステップＳ１０３からステップＳ１０８までの処理を繰り返し実行する。本実施形態に係るサーマルプリンタ１００は、１印刷ラインに６４０ドットが含まれるため、ステップＳ１０３からステップＳ１０８までの処理が６４０回繰り返される。なお、図１５ではドットごとに算出される値を扱うためステップＳ１０３からステップＳ１０８までの処理を６４０回繰り返すが、このような処理を行わなくてもよい場合には発熱体数分の処理を繰り返さなくてもよい。

ステップＳ１０４では、ＭＣＵ１０は、各発熱体について、印刷ドットの直前の２印刷ラインの印刷率Ｄを算出する。次にステップＳ１０５にて、ＭＣＵ１０がＲＡＭ１１から算出した印刷率Ｄに対応する印刷率補正値ｋ_Ｄ（Ｄ）を取得する。

ステップＳ１０６では、ＭＣＵ１０がステップＳ１０５で取得した印刷率補正値ｋ_Ｄ（Ｄ）に基づいて、印刷ドットの階調値を補正する。印刷ドットの階調値が９で、印刷率補正値ｋ_Ｄ（Ｄ）が１１０％の場合には、ＭＣＵ１０は、その印刷ドットの階調値を１０（≒９×１．１）に補正する。

ステップＳ１０７では、ＭＣＵ１０が、ＲＡＭ１１に記憶されている、階調値とエネルギー段階値とが対応付けられたテーブル（表６）から、ステップＳ１０６で補正された階調値に対応するエネルギー段階値を取得する。例えば印刷ドットの補正後の階調値が１０の場合には、エネルギー段階値は１８となる。

以上で説明した画像データ処理では、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの処理を１印刷ラインの各ドットについて行い、ステップＳ１０３からステップＳ１０８までの処理を印刷ライン分行うことにより、ＭＣＵ１０が印刷する画像データの全印刷ドットに対応するエネルギー段階値を取得する。

図１６は、印刷処理のフローチャートを例示する図である。ＭＣＵ１０は、サーマルプリンタ１００に画像データが入力されると、図１５の画像データ処理を実行した後に、図１６に示される印刷処理を実行する。

図１６の印刷処理では、画像データの印刷ライン数Ｌｐに応じて、ステップＳ２０１からステップＳ２１７までの処理が繰り返し実行される。

ステップＳ２０２では、ＭＣＵ１０がサーミスタ１２からサーマルヘッドの温度測定値Ｔを取得する。次にステップＳ２０３では、ＭＣＵ１０が、取得したサーマルヘッドの温度Ｔに対応する温度補正値ｋ_Ｔ（Ｔ）をＲＡＭ１１から取得する。

ステップＳ２０４では、ＭＣＵ１０が通電開始時間を取得する。ステップＳ２０５では、ＭＣＵ１０が前の印刷ラインの通電終了時間から、ステップＳ２０４で取得した通電開始時間までの放熱時間ｔを算出する。ステップＳ２０６では、ＭＣＵ１０が、算出した放熱時間ｔに対応する速度補正値ｋ_Ｓ（ｔ）をＲＡＭ１１から取得する。

ステップＳ２０７では、ＭＣＵ１０が、発熱体に印加する１００％のエネルギー値Ｅを、取得した温度補正値ｋ_Ｔ（Ｔ）及び速度補正値ｋ_Ｓ（ｔ）を用いて下式（３）に基づいて補正し、通電時間に変換する。なお、Ｅ_０（Ｐ）は、ステップＳ１０１で取得した用紙種類に対応するエネルギー最大値である。

Ｅ＝Ｅ_０（Ｐ）×ｋ_Ｔ（Ｔ）×ｋ_Ｓ（ｔ）・・・（３）

次に、ＭＣＵ１０が発熱体の通電回数に応じて、ステップＳ２０８からステップＳ２１５までの処理を繰り返し実行する。図１６の例では、１印刷ライン当たりの通電回数は計５回である。

ステップＳ２０９では、ＭＣＵ１０が、発熱体に印加するエネルギーの大きさに応じた各回の通電時間ｔ１を算出する。例えば表７に示されるように通電回数５回の場合には、１回目の通電でステップＳ２０７にて算出したエネルギー最大値Ｅの５１．６％が発熱体に印加されるように、通電時間ｔ１を算出する。２回目以降は、エネルギー最大値Ｅの２５．８％、１２．９％、６．５％、３．２％が順次発熱体に印加されるように、通電時間ｔ１を算出する。なお、通電時間はＳＴＢ信号をオンとする時間によって制御される。

ステップＳ２１０では、ＭＣＵ１０が発熱体への通電のための処理を開始する。ステップＳ２１１では、ＭＣＵ１０が、電源１７から発熱体に印加されている電圧値Ｖを取得する。

ステップＳ２１２では、ＭＣＵ１０が、取得した電圧値Ｖに対応する電圧補正値ｋ_Ｖ（Ｖ）をＲＡＭ１１から取得する。次にステップＳ２１３では、ＭＣＵ１０が、ステップＳ２０９にて算出した通電時間ｔ１を、電圧補正値ｋ_Ｖ（Ｖ）を用いて下式（４）のように補正する。

ｔ１＝ｔ１×ｋ_Ｖ（Ｖ）・・・（４）

ステップＳ２１４では、通電開始から補正された通電時間ｔ１が経過した時に発熱体への通電を終了する。通電時間は、ＳＴＢ信号がオンとなっている時間に相当する。各発熱体Ｒ１〜Ｒ６４０は、画像データの階調に対応するエネルギー段階値のエネルギーが印加されるように、各回の通電時間がＭＣＵ１０により制御される。

発熱体への通電が所定の通電回数分終了すると、画像データの１印刷ラインの記録媒体への印刷が完了し、ステップＳ２１６にて、ＭＣＵ１０が通電終了時間を取得する。ＭＣＵ１０は、ステップＳ２１６にて取得した通電終了時間を用いて、次印刷ラインの放熱時間ｔをステップＳ２０５で算出する。

以上で説明したステップＳ２０１からステップＳ２１７までの処理を、画像データに含まれる印刷ライン数Ｌｐに応じて繰り返し実行することで、記録媒体への画像データの印刷が完了する。

サーマルプリンタ１００は、印刷する画像データが入力されると、上記した画像データ処理の後に印刷処理を実行し、入力された画像データに基づいて記録媒体に画像を印刷する。

以上で説明したように、本実施形態におけるサーマルプリンタ１００によれば、網点面積率に基づいて発熱体に印加するエネルギーを設定することで、印刷画像の階調再現性が向上する。また、ＭＣＵ１０が制御データを転送する回数を低減し、解像度が高い画像を高速印刷することが可能になっている。さらに、電源１７から発熱体に印加される電圧Ｖ、サーマルヘッドの温度Ｔ、放熱時間ｔ、印刷率Ｄ等に応じて発熱体に印加するエネルギーを補正することで、電圧Ｖ等の変化に関わらず一定品質の画像を印刷できる。

以上、実施形態に係るサーマルプリンタについて説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１０ＭＣＵ
１１ＲＡＭ
１２サーミスタ
１４シフトレジスタ
１６ラッチレジスタ
１７電源
１８分圧回路
１００サーマルプリンタ
Ｒ１〜Ｒ６４０発熱体

Claims

エネルギーが印加されて発熱する複数の発熱体と、
前記発熱体にエネルギーを印加するエネルギー印加手段と、
画像の反射率と前記発熱体に印加されるエネルギーとの関係に基づいて階調ごとのエネルギーが設定された階調テーブルを記憶する記憶手段と、
前記階調テーブルに基づいて、印刷画像の階調に応じた制御データを前記エネルギー印加手段に転送し、前記エネルギー印加手段が前記発熱体に印加するエネルギーを制御する制御手段と、を備える
ことを特徴とするサーマルプリンタ。
前記制御手段は、２^ｎ（ｎは１以上の整数）階調の階調テーブルにおける階調間のエネルギー差の最小値に応じて、エネルギーが２^ｍ（ｍはｎより大きい整数）段階に等分割されたエネルギー段階値に基づいて、異なる大きさのエネルギーのＯＮ又はＯＦＦを示す制御データをｍ回転送し、前記エネルギー印加手段に前記階調テーブルの各階調に応じたエネルギーを前記発熱体に印加させる
ことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリンタ。
前記記憶手段は、記録媒体に応じたエネルギーの値が設定されたエネルギーテーブルを記憶し、
前記制御手段は、印刷する記録媒体に応じて前記エネルギーテーブルから取得したエネルギー値に基づいて、前記エネルギー印加手段が前記発熱体に印加するエネルギー値を決定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のサーマルプリンタ。
前記制御手段は、電源から前記発熱体に印加される電圧値に基づいて、前記発熱体に印加するエネルギーを補正する
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のサーマルプリンタ。
前記発熱体の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段による温度検出結果に基づいて、前記発熱体に印加するエネルギーを補正する
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のサーマルプリンタ。
前記制御手段は、前の印刷ラインの通電終了後から通電開始までの放熱時間に基づいて、前記発熱体に印加するエネルギーを補正する
ことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のサーマルプリンタ。
前記制御手段は、印刷ドットの１印刷ライン前の主走査方向同位置のドットを含む複数ドットの印刷率を算出し、前記印刷率に基づいて前記発熱体に印加するエネルギーを補正する
ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のサーマルプリンタ。