JP2552703B2 - 中間調記録方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、感熱記録や熱転写記録における中間調記
録方式に関するものであり、特に、複数個の階調レベル
毎に対応する濃度を忠実に再現する中間調記録のために
熱記録ヘッドを的確に駆動する中間調記録方式に関する
ものである。

［従来の技術］ 一般的に使用されている感熱記録装置や熱転写記録装
置は、その構成が比較的簡単であることから、プリン
タ、複写機またはファクシミリ等の各種の記録手段に広
く適用されている。このような各種の記録手段において
は、中間調の記録を行うために、例えば、昇華型インク
シートによる熱転写記録の方法が使用されることがあ
る。ところで、この熱転写記録の方法は、記録用のサー
マルヘッドを構成する発熱抵抗体に加えられた熱量に対
応して染料インクを昇華させてから、この染料インクを
所定の映像紙に転写することにより所要の記録を行うこ
とである。そして、前記の発熱抵抗体における加熱量
は、これに加えられる電気的パルスの個数や持続時間幅
によって制御されるものである。

この熱転写記録の方法は、その制御が簡単であって、
比較的良好な中間調記録を達成することが可能である。
しかしながら、前記中間調記録において、複数個の階調
レベル毎の記録濃度を決定するための主たる要因は、サ
ーマルヘッドを構成する発熱抵抗体における温度であ
る。このために、環境温度の変化や発熱抵抗体の蓄熱に
起因する温度変動により、階調レベル毎の記録濃度に甚
大な影響が及ぼされるものである。かくして、忠実な中
間調記録を行うことには難点があり、従来から多くの補
正方法が提案されている。

従来の中間調記録方式は、例えば、特開昭60−9271号
公報に開示されている。第11図および第12図は、この従
来方式の動作説明図である。

まず、第11図は、前記従来方式において、サーマルヘ
ッドを構成する発熱抵抗体に通電するための電気的パル
ス（以下、ストローブ信号と呼ぶ）の波形図である。こ
こに、t_Wはストローブ信号のパルス幅、t_Pはストローブ
信号の繰り返し周期であり、ｎは使用されるストローブ
信号のパルス個数（ここでは３個）である。なお、使用
されるストローブ信号のパルス個数は、階調レベル毎の
濃度に対応して予め選択・設定されるものであって、こ
の第11図においては、その個数が３個である場合につい
て示されている。

次に、第12図は、同じく従来方式において、発熱抵抗
体に加わるストローブ信号のパルス幅と前記発熱抵抗体
の温度との間の関係図である。ここに、縦軸にはストロ
ーブ信号のパルス幅t_Wが取られており、横軸には環境温
度のように変化する温度が取られている。そして、この
温度変化に対応してストローブ信号のパルス幅を制御す
ることにより、サーマルヘッドを構成する発熱抵抗体に
対する通電時間は、前記温度上昇に反比例して短縮され
ることとなり、同一の階調レベルにおける温度を常時一
定に保持することができる。

ところで、この従来方式が動作するときには、ある所
望の階調レベルを得るために対応のパルス個数を一定に
したとしても、サーマルヘッドを構成する発熱抵抗体に
おける温度の影響により記録濃度が変動することがあ
る。即ち、前記階調レベルに対応するパルス個数を一定
にしても、記録濃度が変動してしまうことになる。そこ
で、前記環境温度等の温度変化を、付設されたサーミス
タ（図示されない）等の適当な温度検出素子をもって記
録のライン毎にモニタしながら、前記第12図に示されて
いるような態様でストローブ信号のパルス幅t_Wの制御を
する。かくして、ある所望の階調レベルにおいて、同一
数のパルスをもって同一の記録濃度を得るような補正が
施される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の中間調記録方式は以上のように構成され、動作
するものであるが、温度のモニタに使用されるサーミス
タ類の時定数は一般に数秒程度であるから、このような
サーミスタ類でモニタしながら、数十μｍ〜数msの時定
数で変化するようなサーマルヘッドにおける発熱温度
を、正確に補正・制御を行うことは不可能であるという
問題点があった。特に、高速の記録動作が要求されて、
例えば、その記録周期が10ms前後のように極めて短い場
合には、過去の記録動作による熱履歴の影響や、印字ラ
インにおけるサーマルヘッド内での隣接の発熱抵抗体に
よる発熱の影響等を無視することができなくなり、複数
個の階調レベル毎の記録濃度を忠実に再現することが殆
ど不可能になるという問題点もあった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、過去の記録動作による熱履歴の影響や、印
字ラインにおけるサーマルヘッド内での隣接の発熱抵抗
体による発熱の影響等に起因する温度変動を的確に補正
して、各階調レベル毎の記録濃度を忠実に再現できる中
間調記録方式を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る中間調記録方式は、入力した階調レベ
ル信号の階調レベルに応じてグループ番号を出力する第
１判定手段と、前記入力した階調レベル信号を１ライン
分遅延するラインメモリと、前記１ライン分遅延した階
調レベル信号の階調レベルに応じてグループ番号を出力
する第２判定手段と、前記第１判定手段から出力された
グループ番号で表した現在の記録パターンを出力する第
１シフトレジスタと、前記第２判定手段から出力された
グループ番号で表した過去の記録パターンを出力する第
２シフトレジスタと、前記入力した階調レベル信号、前
記第１及び第２シフトレジスタの出力をアドレスとし
て、予め記憶されている対応の補正係数を出力するパル
ス発生手段と、前記補正係数に基づく通電によって発熱
する複数の発熱抵抗体から構成されたサーマルヘッドと
を備え、前記階調レベル信号を階調数よりも少ない数の
グループに分け階調レベルが高くなる方向に応じて昇順
のグループ番号を付して、前記入力した階調レベル信号
をその階調レベルに応じて前記グループ番号に変換し、
前記サーマルヘッドの参照発熱抵抗体が着目発熱抵抗体
に与える熱影響の程度を示す熱影響度と、前記変換した
グループ番号とを前記参照発熱抵抗体毎に掛け合わせ、
それらの累積結果を前記着目発熱抵抗体の熱影響指数と
し、前記熱影響指数に対応する補正係数に基づいて前記
サーマルヘッドの着目発熱抵抗体の通電を制御するもの
である。

［作用］ この発明においては、階調レベル信号を階調数よりも
少ない数のグループに分け階調レベルが高くなる方向に
応じて昇順のグループ番号を付して、前記入力した階調
レベル信号をその階調レベルに応じて前記グループ番号
に変換し、サーマルヘッドの参照発熱抵抗体が着目発熱
抵抗体に与える熱影響の程度を示す熱影響度と、前記変
換したグループ番号とを前記参照発熱抵抗体毎に掛け合
わせ、それらの累積結果を前記着目発熱抵抗体の熱影響
指数とし、前記熱影響指数に対応する補正係数に基づい
て前記サーマルヘッドの着目発熱抵抗体の通電を制御す
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図は、この発明の一実施例である中間調記録方式を示
す概略構成図である。この第１図において、入力端子
（１）からは、例えば64階調の階調レベル信号が加えら
れて、ラインメモリ（２）、第１判定手段（４）および
パルス発生手段（８）に入力される。ラインメモリ
（２）は、入力された階調レベル信号を１ライン分だけ
記憶するものである。このラインメモリ（２）の別異の
入力端子には、当該ラインメモリ（２）のアドレスを制
御するためのアドレス制御部（３）が接続されており、
また、その出力端子は第２判定手段（５）の入力端子に
結合されている。第１判定手段（４）の出力端子は第１
シフトレジスタ（６）の入力端子に結合されており、ま
た、第２判定手段（５）の出力端子は第２シフトレジス
タ（７）の入力端子に結合されている。そして、第１、
第２シフトレジスタ（６）、（７）の出力端子は、それ
ぞれに、パルス発生手段（８）の入力端子に結合されて
おり、その出力端子はサーマルヘッド（９）側と結合さ
れている。なお、このサーマルヘッド（９）は、例え
ば、1024個の発熱抵抗体から構成されているものであ
る。

第２図ないし第９図は、上記実施例の動作の原理的な
説明図である。なお、第２図ないし第５図は、直前の１
ラインおよび当面の印字ラインの記録パターンの例示
図、第６図および第７図は、サーマルヘッドを構成する
発熱抵抗体の温度変化の例示図、第８図は、64個の階調
レベルを４グループに分割したときの記録パターンの例
示図、そして、第９図は、参照発熱抵抗体が着目発熱抵
抗体に及ぼす熱の影響程度の例示図である。また、第10
図は、上記実施例の動作説明用の表を示す図であって、
その中の第10図（Ａ）における第１表は、階調レベルの
グループ分けを例示するものであり、第10図（Ｂ）にお
ける第２表は、グループ分けした熱影響指数に対応する
補正係数を例示するものである。なお、参照発熱抵抗体
および着目発熱抵抗体については後述される。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例方式の動作
の説明に先立って、第２図ないし第９図に即して、その
動作についての原理的な説明をしておく。ここで第２図
を参照すると、これは、直前の１ラインおよび当面の印
字ラインの記録パターンの例示図であって、（ａ）、
（ｂ）および（ｃ）当面の印字ラインの記録パターンを
例示するものであって、その中の（ａ）は着目発熱抵抗
体であり、また、（ｂ）および（ｃ）は左右の隣接発熱
抵抗体である。そして、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）は
その直前の記録パターンを例示するものであって、それ
ぞれに、前記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に対する隣接
発熱抵抗体の１ライン前での記録状態を示すものであ
る。この第２図において、○内に付されている数字は記
録動作の際の階調レベルを表わすものであって、ここで
は、64なる階調レベルが例示されている。なお、以下の
説明においては、着目発熱抵抗体（ａ）の隣接発熱抵抗
体（ｂ）〜（ｆ）を参照発熱抵抗体と呼ぶことにする。
そして、後述されるように、着目発熱抵抗体（ａ）は、
参照発熱抵抗体（ｂ）〜（ｆ）からの熱影響を受けて、
記録濃度が不均一になる原因となるものである。第３図
ないし第５図についても、前記第２図の場合と同様であ
るから、これらについての詳細な説明は省略する。

第６図は、サーマルヘッドを構成する発熱抵抗体の中
の着目発熱抵抗体の温度変化を前記第２図の場合につい
て例示する図である、この第６図において、横軸には通
電パルス数が取られており、また、縦軸には温度変化が
取られている。また、この第６図において、（61）は前
記通電パルスを表わすものであって、その通電時間は
t_W,周期はt_Pにされている。ここで、 曲線（62）：前記第２図に示されているような、着目
発熱抵抗体（ａ）に隣接する参照発熱抵抗体（ｂ）〜
（ｆ）の全てが階調レベル64の条件で発熱された場合の
温度変化波形図； 曲線（63）：着目発熱抵抗体（ａ）と参照発熱抵抗体
（ｄ）〜（ｆ）とが階調レベル64の条件で発熱された場
合の温度変化波形図；そして、 曲線（64）：着目発熱抵抗体：（ａ）だけが発熱され
た場合の温度変化波形図。

このように、過去および現在の記録動作の有無に従っ
て、着目発熱抵抗体自体の温度に変化があることが認め
られる。そして、この温度変化の影響を受けて、記録濃
度に不均一が生じることになる。

第７図は、サーマルヘッドを構成する発熱抵抗体の中
の着目発熱抵抗体の温度変化を前記第２図ないし第４図
の場合について例示する図である。この第７図におい
て、横軸には通電パルス数が取られており、また、縦軸
には温度変化が取られている。また、この第７図におい
て、（71）は前記通電パルスを表わすものであって、そ
の通電時間はt_W,周囲はt_Pにされている。ここで、 曲線（72）：前記第６図の曲線（62）と同様に、着目
発熱抵抗体（ａ）に隣接する参照発熱抵抗体（ｂ）〜
（ｆ）の全てが階調レベル64の条件で発熱された場合の
温度変化波形図； 曲線（73）：前記第３図に示されているような、着目
発熱抵抗体（ａ）に隣接する参照発熱抵抗体（ｂ）〜
（ｆ）の全てが階調レベル32の条件で発熱された場合の
温度変化波形図； 曲線（74）：着目発熱抵抗体（ａ）だけが階調レベル
64の条件で発熱され、隣接する参照発熱抵抗体（ｂ）〜
（ｆ）の全てが、第４図に示されているように、階調レ
ベル16の条件で発熱された場合の温度変化波形図；そし
て、 曲線（75）：前記第６図の曲線（64）と同様に、着目
発熱抵抗体（ａ）だけが発熱された場合の温度変化波形
図。

このように、過去および現在の記録パターンにおい
て、動作の有無の外に記録動作の際の階調レベルの程度
に従って、着目発熱抵抗体自体の温度に大きな変化があ
ることが認められる。そして、この温度変化の影響を受
けて、記録濃度に不均一が生じることになる。

ところで、上記種々の階調レベルをパラメータとし
て、着目発熱抵抗体の温度と通電パルスとの関係を求め
ると、極めて多くの組み合わせに基づく結果が得られる
ものである。例えば、参照発熱抵抗体の個数がＭ（この
例では５）であり、階調レベルの個数がＮ（この例では
64）であるものとすると、N^M（この例では64⁵）通りの
組み合わせがあることから、これに応じて極めて多くの
結果が得られることになるが、通常、その中には大体同
一特性であるとみて良いものがあり、これらを統合する
ことにより、適当数のグループに分割することができ
る。

この発明は、上記のような特徴に着目してなされたも
のである。即ち、対象の階調レベル信号を階調レベルの
個数（Ｎ個）以下の複数個（ｎ個）のグループに分割
し、各階調レベルに対して個別に付与したグループ番号
と、着目発熱抵抗体に及ぼされる熱影響の程度を示す、
前記グループ番号に対応する数値との積の累積結果（熱
影響指数と呼ぶ）に基づき、着目発熱抵抗体に印加する
電気的エネルギを最適化するようにしたものである。

なお、上記のグループ分けや熱影響指数の設定の仕方
については、着目発熱抵抗体と参照発熱抵抗体との相対
的な位置関係、それらの熱応答特性および記録周期等の
いかんにより異なるものであるが、簡単な実験や熱計算
等により、容易に経験的に求めることができる。

第10図（Ａ）における第１表は、上記階調レベルのグ
ループ分けの例を示すものであって、64個の階調レベル
の使用、８ドット/mmの解像度、5ms/ラインの記録周期
を条件とする場合についてのものである。

第５図は、前記第２図ないし第４図と同様な意味を有
する記録パターンの例示図であって、参照発熱抵抗体
（ｂ）ないし（ｆ）の各々が、○中の数値に対応する階
調レベルで記録動作がなされることが示されている。ま
た、第８図は、前記第５図の記録パターンで記録する場
合のグループ分けを、前記第１表に従って行ったときの
参照発熱抵抗体の対応のグループ番号を示すものであ
る。

更に、第９図は、参照発熱抵抗体（ｂ）〜（ｆ）が着
目発熱抵抗体（ａ）に与える熱影響の程度を示す図であ
る。ここで、着目発熱抵抗体（ａ）に対する熱影響は、
参照発熱抵抗体（ｄ）によるものが最大であって、その
熱影響度として“4"が与えられている。これに対して、
参照発熱抵抗体（ｅ）および（ｆ）は、着目発熱抵抗体
（ａ）に対する熱影響が小さいために、その熱影響度と
して“1"が与えられている。

この熱影響度を示す数値と、前記第８図で示した階調
レベルに対応したグループ番号とを、参照発熱抵抗体毎
に掛け合わせ、その累積した結果を、着目発熱抵抗体
（ａ）に対する熱影響指数とする。

例えば、第５図の記録パターンにおける熱影響指数
は、下記のように、第８図および第９図での対応する数
値の積の累積和としての13になる。

13＝0_x2＋0_x2＋2_x4＋3_x1＋2_x1 ここで、熱影響指数としてとることができる範囲は、
０から30までの31通りであるが、その中には、熱分布の
対称性等を考慮したときには同一パターンに含まれるも
のとすることができるものもあり、例えば８グループに
分けることができる。

第10図（Ｂ）における第２表は、熱影響指数を８グル
ープに分けるとともに、各グループに対応する補正係数
を示すものである。ここに、補正係数とは、参照発熱抵
抗体からの熱影響を排除し、着目発熱抵抗体の記録濃度
を安定化させるためのものである。

前記第５図の記録パターンの場合についてみると、熱
影響指数が13であることから、前記第２表における第３
グループに対する補正係数0.96がとられる。従って、所
望の階調レベルを得るための発熱抵抗体への印加パルス
数を0.96倍して、着目発熱抵抗体を通電させることにな
る。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につ
いて説明する。まず、初期状態として、ラインメモリ
（２）、第１、第２シフトレジスタ（６）、（７）の内
容を全て“0"にする。１〜64階調のいずれかを表してい
る階調レベル信号（１）は、順次に、ラインメモリ
（２）、第１判定手段（４）およびパルス発生手段
（８）に入力される。ここで、ラインメモリ（２）は一
種の遅延手段としての機能を果たすものであって、入力
された階調レベル信号（１）は１ライン分の遅延を与え
られてから、次段の第２判定手段（５）に出力されるこ
とになる。また、第１判定手段（４）は、入力された階
調レベル信号（１）に対応する２ビットのグループ番号
を出力するものであって、これは第１シフトレジスタ
（６）に順次に入力される。同様にして、ラインメモリ
（２）からの１ライン前の階調レベル信号（１）は、第
２判定手段（５）に入力され、対応のグループ番号にさ
れてから、第２シフトレジスタ（７）に入力される。第
１、第２シフトレジスタ（６）、（７）は、それぞれ
に、ｂ段、ａ段、ｃ段およびｅ段、ｄ段、ｆ段の３段構
成にされており、この中のｂ段、ｃ段、ｅ段、ｄ段およ
びｆ段からの出力信号がパルス発生手段（８）に加えら
える。なお、この第１、第２シフトレジスタ（６）、
（７）の段構成は、第２図等における発熱抵抗体の配置
の仕方と対応するものである。パルス発生手段（８）は
ROM構成のものであって、階調レベル信号（１）、第
１、第２シフトレジスタ（６）、（７）からの出力をア
ドレス信号として受け入れて、前記の熱影響指数に基づ
いて予め記憶させておいた補正係数を読み取り、これに
対応してサーマルヘッド（９）の通電／発熱がなされる
ことになる。

なお、上記実施例では、着目発熱抵抗体に隣接する２
個の発熱抵抗体および前ラインの３個の発熱抵抗体の都
合５個を参照発熱抵抗体として使用する場合について説
明したけれども、この参照発熱抵抗体の個数は５個に限
定されるものではない。また、上記実施例では、階調レ
ベルに対応するグループ数を４に設定し、熱影響指数に
対応するグループ数を８に設定したけれども、これに限
られるものではなく、使用されるサーマルヘッドの特性
等に基づいて任意に設定することができる。更に、上記
実施例における熱影響補正に加えて、環境温度補正等を
施すことにより、一層精度の高いものが得られる。

［発明の効果］ 以上説明されたように、この発明に係る中間調記録方
式は、 入力した階調レベル信号の階調レベルに応じてグルー
プ番号を出力する第１判定手段と、前記入力した階調レ
ベル信号を１ライン分遅延するラインメモリと、前記１
ライン分遅延した階調レベル信号の階調レベルに応じて
グループ番号を出力する第２判定手段と、前記第１判定
手段から出力されたグループ番号で表した現在の記録パ
ターンを出力する第１シフトレジスタと、前記第２判定
手段から出力されたグループ番号で表した過去の記録パ
ターンを出力する第２シフトレジスタと、前記入力した
階調レベル信号、前記第１及び第２シフトレジスタの出
力をアドレスとして、予め記録されている対応の補正係
数を出力するパルス発生手段と、前記補正係数に基づく
通電によって発熱する複数の発熱抵抗体から構成された
サーマルヘッドとを備え、前記階調レベル信号を階調数
よりも少ない数のグループに分け階調レベルが高くなる
方向に応じて昇順のグループ番号を付して、前記入力し
た階調レベル信号をその階調レベルに応じて前記グルー
プ番号に変換し、前記サーマルヘッドの参照発熱抵抗体
が着目発熱抵抗体に与える熱影響の程度を示す熱影響度
と、前記変換したグループ番号とを前記参照発熱抵抗体
毎に掛け合わせ、それらの累積結果を前記着目発熱抵抗
体の熱影響指数とし、前記熱影響指数に対応する補正係
数に基づいて前記サーマルヘッドの着目発熱抵抗体の通
電を制御するので、同一の階調レベルでの記録濃度変動
の発生が防止され、結果的に均一な記録濃度が得られる
ものである。特に、高速記録の際に、充分に正確な階調
レベルでの記録を行うことができるという効果が奏せら
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である中間調記録方式を
示す概略構成図、第２図ないし第９図は、上記実施例の
動作の原理的な説明図、第10図は、上記実施例の動作説
明用の表を示す図、第11図および第12図は、従来の中間
調記録方式の動作説明図である。 （１）は（階調レベル信号の）入力端子、（２）はライ
ンメモリ、（３）はアドレス制御部、（４）は第１判定
手段、（５）は第２判定手段、（６）は第１シフトレジ
スタ、（７）は第２シフトレジスタ、（８）はパルス発
生手段、（９）は（複数個の発熱抵抗体からなる）サー
マルヘッド。 なお、図中で、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力した階調レベル信号の階調レベルに応
   じてグループ番号を出力する第１判定手段、 前記入力した階調レベル信号を１ライン分遅延するライ
   ンメモリ、 前記１ライン分遅延した階調レベル信号の階調レベルに
   応じてグループ番号を出力する第２判定手段 前記第１判定手段から出力されたグループ番号で表した
   現在の記録パターンを出力する第１シフトレジスタ、 前記第２判定手段から出力されたグループ番号で表した
   過去の記録パターンを出力する第２シフトレジスタ、 前記入力した階調レベル信号、前記第１及び第２シフト
   レジスタの出力をアドレスとして、予め記憶されている
   対応の補正係数を出力するパルス発生手段、 並びに 前記補正係数に基づく通電によって発熱する複数の発熱
   抵抗体から構成されたサーマルヘッドを備え、 前記階調レベル信号を階調数よりも少ない数のクループ
   に分け階調レベルが高くなる方向に応じて昇順のグルー
   プ番号を付して、前記入力した階調レベル信号をその階
   調レベルに応じて前記グループ番号に変換し、 前記サーマルヘッドの参照発熱抵抗体が着目発熱抵抗体
   に与える熱影響の程度を示す熱影響度と、前記変換した
   グループ番号とを前記参照発熱抵抗体毎に掛け合わせ、
   それらの累積結果を前記着目発熱抵抗体の熱影響指数と
   し、 前記熱影響指数に対応する補正係数に基づいて前記サー
   マルヘッドの着目発熱抵抗体の通電を制御する ことを特徴とする中間調記録方式。