JP2020121486A - 画像形成装置 - Google Patents

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Tetsuya Suzuki
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Abstract

【課題】画像データに近い状態で全面印刷可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】主走査方向に複数の発熱体を配置した発熱体列2171,2172を、副走査方向へ既定の距離で2列以上配置した複列型サーマルヘッド217を用い熱転写記録を行う画像形成装置において、元画像データから輝度を上げた印画データを生成する補正部と、発熱体列へ印画データをそれぞれ送り、各発熱体の駆動制御を行う制御部を持ち、上流側発熱体列2171で印画データに基づき転写させた用紙101及びインクリボン102が、搬送によって下流側発熱体列2172に達した時、再度印画データに基づきインクリボン中の残染料を転写して重ね書きする印画方法を行うことを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、主走査方向に複数の発熱体を配置した発熱体列を、副走査方向へ既定の距離で複数配置した複列型サーマルヘッドを用い熱転写記録を行う画像形成装置において、特に用紙全面に印刷可能な画像形成装置に関する。
近年、デジカメ等で得られた画像データから、印画物を得るための画像形成装置が普及している。特に高画質の印画物が得られる方法として、サーマルヘッドを用いた熱転写記録方法が知られている。サーマルヘッドには、主走査方向に複数の発熱体が配置された発熱体列を有する単列型サーマルヘッドと、発熱体列が副走査方向へ既定の距離で複数配置された複列型サーマルヘッドがある。
画像データに基づき、発熱体列中の発熱体を選択的に通電することで、インクリボンに塗工されている染料を用紙に転写し印画物を形成する。染料転写後、引き続いてオーバーコート層を用紙表面に転写することで印画物を保護する。
ここで複列型サーマルヘッドには、発熱体列ごとに転写特性を変え、画像データをそれぞれの発熱体列の転写特性にあった印画データへ変更し、それぞれの印画データをそれぞれの発熱体列へ通電して高画質化をはかるものがある。
特許文献1には、複列型サーマルヘッドにおいて、副走査方向に長い発熱体で形成された発熱体列と副走査方向に短い発熱体から形成された発熱体列を持ち、画像データを、それぞれの発熱体列に適した印画データに変更し、高画質化をはかった画像形成装置が開示されている。
特開2008−126513号公報
しかしながら、上記の特許文献1に開示された従来技術では、用紙全面に印刷しようとした場合、高濃度部分は長い発熱体列のみで転写することになる。そのため単列型サーマルヘッドと同じ転写方法となり、用紙端部の印画においてインクリボンの破断や、インクリボン貼りつきによる用紙ジャムを引き起こしてしまった。全面印刷時には端部での通電量を減らして印画することで、リボン破断を防ぐこともできるが、この場合転写される染料が減るため、元の画像データよりも端部濃度の低い印画物になる。
本発明の目的は、画像データに近い状態で全面印刷可能な画像形成装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
主走査方向に複数の発熱体を配置した発熱体列を、副走査方向へ既定の距離で2列以上配置した複列型サーマルヘッドを用い熱転写記録を行う画像形成装置において、元画像データから輝度を上げた印画データを生成する補正部と、前記発熱体列へ印画データをそれぞれ送り、各発熱体の駆動制御を行う制御部を持ち、上流側発熱体列で印画データに基づき転写させた用紙及びインクリボンが、搬送によって下流側発熱体列に達した時、再度印画データに基づきインクリボン中の残染料を転写して重ね書きする印画方法を行うことを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置によれば、輝度を上げた印画データを用い複列型サーマルヘッドにより重ね書きすることで、用紙端部におけるインクリボンの破断や貼り付きを起すことなく、かつ印画濃度を低くすることなく、画像データに近い状態で用紙全面に印画することが可能になる。
実施例1における、複列型サーマルヘッドによる重ね書きの説明図 実施例1における画像形成装置本体の構成を示す図 実施例1における印刷シーケンスの説明図 実施例1におけるグリップローラを持たない搬送方法の説明図 画像補正部で行われる輝度補正曲線の例 実施例2における、複列型サーマルヘッドによる重ね書きの説明図 インクリボンの概要 凸部付き複列型ヘッドの断面構成モデル図 複列型サーマルヘッドの平面モデル図
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかわる、複列型サーマルヘッドを用いた重ね書きの説明図である。
以下、図2、図9を参照して、本発明の第1の実施例による画像形成装置の構成について説明する。
200は画像形成装置である。201は制御を司るメインコントローラ、214は画像データの取り込みを行う画像データ入力部、212は取り込んだ画像データの表示や入力表示を行う表示部、213は印刷指示や設定の入力を行う操作部である。画像データ入力部214から取り込まれた画像データは表示制御部211を介して表示部212で表示される。ユーザは表示された画像データを確認し、操作部213で印画指示を行う。印画指示された画像データは画像補正部215でガンマ補正や温度補正などの補正を加えられ、ヘッドコントローラドライバ216を介して複列型サーマルヘッド217へ出力される。
複列型サーマルヘッド217には、複数の発熱体が主走査方向に配置された上流側発熱体列2171と、上流側発熱体列2171から既定の間隔で離間した下流側発熱体列2172がある。
図9は複列型サーマルヘッドの平面視モデル図である。
図中xは主走査方向を意味する。808は共通電極で、8031〜8037は転写を先に開始する上流側発熱体列2171の上流側導電層、8021〜8027は下流側発熱体列2172の下流側導電層である。9021〜9027は上流側発熱体で、主走査方向に規則的に配置され、上流側発熱体列2171を形成している。9031〜9037は下流側発熱体で、下流側発熱体列2172を形成している。905は画像補正部215で補正された印画データをヘッドコントローラドライバ216へ送るための導電層である。
ヘッドコントロールドライバ216は上流側発熱体列2171及び下流側発熱体列2172の各発熱体へ、印画データをそれぞれ出力し通電駆動させることができる。なお発熱体(902、903)、上流及び下流導電層(803、802)は便宜上主走査方向に7個表示しているがこの限りではない。
ここでヘッドコントロールドライバ216は、上流側発熱体列2171と下流側発熱体列2172の通電駆動のタイミングを、発熱体列間距離で既定されるタイミングに基づき、下流側発熱体列2172を遅延させて通電駆動する。
図2の210はステッピングモータであり、ステッピングモータドライバ209で制御され、給紙及び排紙、リボン巻き取りの動力に利用されている。202はROMで、制御プログラム及びパラメータのテーブル等が格納されている。203はRAMで、ワークメモリや印刷データの保管に使用される。
204はリボン頭出しセンサで、インクリボンのマーカを検出できる。205は用紙頭出しセンサで、用紙端部を検出して先頭を決定する。206は排紙センサで、印刷された用紙が正常に排紙されたのか確認する。207は環境温度センサで、画像形成装置周辺の温度をモニタし、画像補正部215による温度補正を行う。
208はヘッド温度センサで、印画によってサーマルヘッドに蓄熱された熱を測定し、画像補正部215による温度補正を行う。
図1、図3、図5、図7を用いて実施例1の印刷シーケンスを説明する。
図1において、101は用紙、102はインクリボンである。104は上流側補助ローラ、105は下流側補助ローラである。1041、1051は上流側及び下流側補助ローラ(104、105)にそれぞれ対向する上流側及び下流側グリップローラである。インクリボン102と用紙101が搬送される、上流から下流側への方向が副走査方向である。103はプラテンドラムであり、プラテンドラム103は、複列型サーマルヘッド217がインクリボン102と用紙101をニップできる印刷位置へ移動した時、内在する各発熱体列がプラテンドラム103に均等に当接可能な径を有する。用紙101は各ローラ及びプラテンドラムによって搬送される。インクリボン102は上流から下流に、ボビンにより巻き取られる。用紙搬送において上流及び下流側グリップローラ(1041、1051)を使用せず、上流及び下流側補助ローラがプラテンドラム103に当接して用紙101を搬送する構成も可能である(図4参照。401が上流側当接補助ローラ、402が下流側当接補助ローラである。)。
ユーザは画像形成装置200の表示部212に表示された、画像入力部214より取り込んだ画像データを、操作部213を用いて選択する(図3S301)。
次いでユーザは、選択した画像データに印刷設定を行った後、操作部213に含まれる「プリント開始」ボタンを押下する(S302)。
ボタン押下をきっかけに印刷される画像データが画像補正部215へ送られ、画像データより輝度を上げられた印画データに補正される(S303)。
ここで図5は画像補正部215における画像データの輝度の補正を説明した図である。図5(a)の501は入力された画像データの階調値を、補正せずそのままヘッドコントルールドライバ216へ出力する入力階調補正曲線、502は重ね書きのために輝度を上げるよう階調値を補正した入力階調補正曲線である。図5(b)の503は補正曲線501で補正された印画データを用い、単列型サーマルヘッドで印画した印画物の輝度を表わしている。504は補正曲線502を用いて補正した印画データで、重ね書きしなかった印画物の輝度、505は補正曲線502を用いて補正した印画データで、複列型サーマルヘッドにより重ね書きした印画物の輝度を表わしている。入力される画像データおよび出力される印画データは0〜255の階調で表現されていて、階調数が大きいほど、輝度は低く(濃度が高く)なっている。補正曲線501を用い、重ね書きせず印画した印画物の輝度503と、補正曲線502を用い、複列型サーマルヘッド217で重ね書きした印画物の輝度504は、ほぼ同じ輝度プロファイルとなる。
ここでヘッドドライバコントローラ216に出力される印画データは、画像補正部215によって、入力される画像データの階調値よりも20%程度輝度の高い階調値となるよう補正されている。上流及び下流側発熱体列(2171、2172)は、この補正された印画データで通電駆動され、用紙101とインクリボン102の搬送に合わせて重ね書きされる。
低輝度(高濃度)部分の印画は高いエネルギーによる高熱が必要になる。用紙端部以外の印画では、印画に関与しない熱が用紙へ伝達し発熱体列を冷ますため、インクリボンへの熱ダメージが少ない。高いエネルギーのまま用紙端部に転写した場合、高熱になった発熱体列がインクリボンに熱ダメージを与え、インクリボンを破断することがある。そのため画像データを、補正曲線502で輝度を上げた印画データへ変更し、出力するエネルギーをインクリボンが破断しないエネルギーまで下げ、複列型サーマルヘッド217による重ね書きすることで濃度を出し、インクリボンの破断を防いでいる。
次いで、図1(a)に示されるように、インクリボン102に内在するインクリボンのマーカが、リボン頭出しセンサ204で検出されるまで、インクリボン102はボビンにより巻き取られる(S3041)。
図7(a)はインクリボン102の構成を表わしている。701はイエローインクが塗工されたYリボン、702はマゼンタインクが塗工されたMリボン、703はシアンインクが塗工されたCリボン、704はオーバーコート層が塗布されたOPリボンである。705、706、707、708はY,M、C、OPリボン(701〜704)の先頭を検出するための各色マーカである。Yマーカ705からOPインク704までを1画面分とし、これを必要画面分図7(b)の小巻ボビン709に巻き付けて使用する。710は巻取りボビンで、複列型サーマルヘッド217で転写されたリボンが巻き取られる。
ここで用紙101の先端が、用紙頭出しセンサ205で検出されるまで、用紙101は上流側補助ローラ104と上流側グリップローラ1041によってニップされ、複列型サーマルヘッド217方向へ搬送される(S3042)。
図1(b)は、先端が検出された用紙101が、上流側補助ローラ104と上流側グリップローラ1041で既定量搬送され、上流側発熱体列2171直下の印画開始位置まで搬送され(S3042)、複列型サーマルヘッド217が印画位置まで移動(S3044)した状態を表わしている。
図1(c)は、複列型サーマルヘッド217とプラテンドラム103でニップされたインクリボン102と用紙101が、上流側発熱体列2171による印画データの出力で、染料転写を行っている状態を表わしている。画像補正部215で補正される印画データについては後述する。
図1(d)は、インクリボン102と用紙101の搬送が継続した状態で、インクリボン102と用紙101が下流側発熱体列2172の印画開始位置まで到達し、下流側発熱体列2172による印画データの出力で、染料転写を行っている状態を表わしている。この時上流側発熱体列の出力も継続しており、上流及び下流発熱体列(2171、2172)による重ね書きが行われる。上流及び下流側発熱体列(2171、2172)による用紙101へ、インクリボン102の染料転写は、書き終わり端部を過ぎるまで継続する。
図1(e)〜(g)は用紙101書き終わり端部までの端部印刷シーケンスを表わしている。図1(e)で、用紙101の搬送は、複列型サーマルヘッド217とプラテンドラム103だけでなく、下流側補助ローラ105と下流側グリップローラ1051による補助も加わる。図1(f)で、上流側発熱体列2171での印画データ出力が終了し、インクリボン102と用紙101は上流側発熱体列2171から離間する。図1(g)で、下流側発熱体列2172での印画データ出力が終了し、インクリボン102の巻取りや用紙101の搬送が終了する。図1(c)〜(g)までが「処理データでのY印刷」ステップS3045である。
図1(h)は、インクリボン102と用紙101をプラテンドラム103に圧接している複列型サーマルヘッド217を待機位置まで移動させた状態を表わしている(S305)。
複列型サーマルヘッドが待機位置まで移動してから用紙101を、これまでとは逆の方向へ搬送し、再度インクリボンマーカ頭出し→用紙頭出し→用紙送り→ヘッド位置移動→印刷のシーケンスを行う(S3061〜S3105)。
OP層の転写が終わると、複列型サーマルヘッド217が、図1(h)の待機位置よりもプラテンドラム103から離間した、ヘッド原点位置に移動する(S311)。
印刷された用紙101は、下流側補助ローラ105と下流側グリップローラ1051でニップされ、排紙される。用紙の後端が排紙センサ206で検知されると、印画が終了する(S312)。
図6(i)を用いて、実施例2で用いる凸部列付き複列型サーマルヘッド601を説明する。図中yは副走査方向を表わす。凸部列付き複列型サーマルヘッド601には、上流及び下流側発熱体列(2171、2172)と、その副走査方向外側に上流側凸部列602と下流側凸部列603がそれぞれ設けられている。凸部列は発熱体列とほぼ似た形状をしているが発熱する機能がない。
oは上流側凸部列602と上流側発熱体列2171間の距離、pは上流側発熱体列2171と下流側発熱体列2172間の距離、qは下流側発熱体列2172と下流側凸部列603間の距離であり、発熱体の副走査方向幅で決まる最小印刷幅の4倍以上の間隔でそれぞれ配置されている。
この間隔は上流側発熱体列2171で蓄積した熱が、下流側発熱体列2172の転写に影響を与えず、印画尾引きが見えなくなくなる間隔になっている。
r、s、t、uはそれぞれ上流側凸部列602、上流側発熱体列2172、下流側発熱体列2172、下流側凸部列603の各頂点と、プラテンドラム1032までの距離で、いずれも同じ距離に設定してある。
図8は凸部列付き複列型サーマルヘッド601の断面のモデル図である。
801は保護層、802は下流側導電層、803は上流側導電層、804は抵抗体層、805はグレーズ層、806は絶縁層、807は放熱板である。上流及び下流側発熱体列(2171、2172)間の電極は共通電極808となる。
上流及び下流発熱体列(2171、2172)に形成される導電層には、抵抗体層804を露出させる開口部が設けられており、発熱体を形成する。
一方、凸部列602と603に形成される導電層は上流及び下流側発熱体列とは異なり、導電層で抵抗体層804を覆っている。
それぞれの凸部列と発熱体列の作製工程は異なるプロセスではなく、導電層に設ける開口部の有無で機能を振り分けるので、製造プロセスが簡易になる。
実施例1の複列型サーマルヘッド217との違いは、外側にそれぞれ凸部列を持つことによって、ヘッド発熱時に必ずプラテンドラム1032といずれかの凸部列で用紙101を保持する。用紙101の端部への書き出しでは、上流側凸部列602で用紙101を抑えたまま、用紙101の端部が上流側発熱体列2171へ突入し、書き終わり側の端部も同様に下流側凸部列603で抑えたまま、下流側発熱体列2172の出力を終了できるためジッタの発生を抑制する。
図6(a)から(h)は実施例2の印刷シーケンスである。複列型サーマルヘッドの形状と、それにともなうプラテンドラムの外径が異なるだけで、シーケンス自体は図1(a)から(h)と同じである。
図5(c)及び(d)は、画像補正部215における入力階調補正印曲線の例である。
実施例1及び2では上流側発熱体列2171と下流側発熱体列2172で同じ補正曲線502を使用し、同じ印画データで印画した。しかし実施例3では、上流側発熱体列2171と下流側発熱体列2172で、異なる印画データを用い、重ね書きする。図5(c)の506は上流側発熱体列2171の入力階調補正曲線であり、入力された画像データを上流側発熱体列用印画データへ変換する。図5(d)の507は下流側発熱体列2172の入力階調補正曲線であり、入力された画像データを下流側発熱体列用印画データへ変換する。
図5(c)の5011は補正曲線501の原点にある。5012は、補正曲線501上にあり、インクリボン102への熱ダメージを与えず重ね書きしないで端部印画できる入力階調nにおける出力階調値、5061は、補正曲線502上にあり、入力階調n+1における出力階調値である。5062は補正曲線502上にあり、入力階調が最大の出力階調値である。上流側発熱体列2171の補正曲線506は、5011、5012、5061、5062の各ポイントを通る。重ね書きしないで端部印画できる入力階調nは、用紙101やインクリボン102などの媒体性能、プリンタ100本体のメカ的性能にも依存するが本実施例では200階調程度である。
図5(d)の5071は、インクリボン102へ熱ダメージを与えず重ね書きしないで端部印画できる入力階調nにおける出力階調値、5072は、補助曲線502上にあり、入力階調n+1における出力階調値である。5073は補正曲線502上にあり、入力階調が最大の出力階調値である。下流側発熱体列2172の補正曲線507は、5011、5071、5072、5073の各ポイントを通る。上流側発熱体列用補正曲線506中の5061〜5062と、下流側発熱体列用補正曲線507中の5072〜5073は同じである。
画像データ中、端部印画時にインクリボンの破断を起す低輝度(高濃度)部分のみ、輝度を上げて重ね書きし、それ以外は輝度を変更しないで印画するため、元画像に近い印画を行いながらインクリボンの破断を防ぐことができる。
上流側発熱体列2171を、画像データの低階調から高階調まで出力する上流側発熱体列用印画データで印画するのは、重ね書きで発生するトーンジャンプを低減するためである。しかし上流側発熱体列2171と下流側発熱体列2172間の距離pが適切な間隔(発熱体の副走査方向幅で決まる最小印刷幅の4倍以上)であれば、蓄熱の影響がなくなるため、補正曲線507を上流側発熱体列2171、補正曲線506を下流側発熱体列2172で用い、印画データをそれぞれ入れ替えてヘッドコントローラドライバ216へ出力することも可能である。
本発明により、リボンの破断や用紙ジャム発生を低減しつつ、画像データに近い状態で全面印刷可能な画像形成装置を提供できる。
101 用紙、102 インクリボン、103 プラテンドラム、
104 上流側補助ローラ、105 下流側補助ローラ、200 画像形成装置、
201 メインコントローラ、202 ROM、203 RAM、
204 リボン頭出しセンサ、205 用紙頭出しセンサ、206 排紙センサ、
207 環境温度センサ、208 ヘッド温度検知センサ、
209 ステッピングモータドライバ、210 ステッピングモータ、
211 表示制御部、212 表示部、213 操作部、
214 画像データ入力部、215 画像補正部、
216 ヘッドコントロールドライバ、
217 複列型サーマルヘッド、401 上流側当接補助ローラ、
402 下流側当接補助ローラ、
501 入力階調値(画像データ)と出力階調値(無補正)、
502 入力階調値(画像データ)の補正曲線、
503 入力階調値(画像データ)で印画された印画物の輝度、
504 画像データを補正後に印画された印画物の輝度、
505 画像データを補正後に重ね書きされた印画物の輝度、
506 実施例3で用いられる上流側発熱体列用の補正曲線、
507 実施例3で用いられる下流側発熱体列用の補正曲線、
601 凸部列付き複列型サーマルヘッド、
602 上流側凸部列、603 下流側凸部列、
701 Yリボン、702 Mリボン、03 Cリボン、704 OPリボン、
705 Yリボンマーカ、706 Mリボンマーカ、
707 Cリボンマーカ、708 OPリボンマーカ、
709 小巻ボビン、710 巻取りボビン、801 保護層、
802 下流側導電層、803 上流側導電層、804 抵抗体層、
805 グレーズ層、806 絶縁層、807 放熱板、
808 共通電極、902 上流側発熱体、903 下流側発熱体

Claims (4)

  1. 主走査方向に複数の発熱体を配置した発熱体列を、副走査方向へ既定の距離で2列以上配置した複列型サーマルヘッド217を用い熱転写記録を行う画像形成装置において、元画像データから輝度を上げた印画データを生成する補正部215と、前記発熱体列へ印画データをそれぞれ送り、各発熱体の駆動制御を行う制御部216を持ち、上流側発熱体列2171で印画データに基づき転写させた用紙101及びインクリボン102が、搬送によって下流側発熱体列2172に達した時、再度印画データに基づきインクリボン102中の残染料を転写して重ね書きする印画方法を行うことを特徴とする画像形成装置200。
  2. 複列型サーマルヘッド217内のそれぞれの発熱体列は、単一の基板807上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 発熱体列の副走査方向外側に、発熱体列と同形状の凸部列を上流側602と下流側603にそれぞれ持ち、各列の間隔が、副走査方向最小印画幅の整数倍、望むべきは4倍以上の間隔で配置され、上流及び下流側凸部列(602,603)は、グレーズ層805上に形成された抵抗体層804に、開口部をもたない電極層を上流側803と下流側802に被覆して形成することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 補正部215は上流側発熱体列2171用の第一の印画データと下流側発熱体列2172用の第二の印画データを生成し、前記第一の印画データの低輝度部分以外は輝度を変更せず、低輝度部分は輝度を上げ、第二の印画データは高低輝度部分以外を出力せず、低輝度部分は輝度を上げたデータであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の画像形成装置。
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