JP2555105B2 - 印刷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第４図、第５図、第６図） 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段（第１図） 作用 実施例 （ａ）一実施例の説明（第２図、第３図） （ｂ）他の実施例の説明 発明の効果 〔概要〕 サーマルヘッド等の階調記録可能な印刷装置におい
て、印刷パルス幅を制御して濃度階調表現を行う印刷装
置に関し、 データ転送回数を減少しても、階調表現にリニアリテ
ィを持たせることを目的とし、 ｎビットの階調コードを各ビットに重み付けたパルス
幅の組合わせによるパルス幅の駆動信号に変換するデー
タ変換部と、該パルス幅の駆動信号に応じ印刷濃度を階
調変化させて印刷する印刷部とを含む印刷装置におい
て、該データ変換部は、該ｎビットの階調コードを下位
ｌビットと上位ｋビット（ｋ＋ｌ＝ｎ）の２つの組に分
割し、且つ下位ｌビットの組に対し下位ｌビットの一番
小さい重い付けパルス幅を用い、上位ｋビットの組に対
し上位ｋビットの一番小さい重み付けパルス幅を用い、
該ｎビットの分割した中央から下位及び上位方向にデー
タを延ばすように割り付けた駆動信号に変換する濃度階
調制御手段を備えた。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、サーマルヘッド等の階調記録可能な印刷装
置において、印刷パルス幅を制御して濃度階調表現を行
う印刷装置に関する。

近年のグラフィック処理の進展により、その出力であ
る印刷装置にも印刷の濃淡に段階を付ける階調記録が求
められている。

このような階調記録装置として、サーマルプリンタ等
が用いられている。

サーマルプリンタには、熱で変色する感熱記録紙に直
接サーマルヘッドを接触させ印刷する感熱記録方式と、
サーマルヘッドによりインクを加熱して溶融あるいは昇
華し、これを記録用紙に転写する熱転写記録方式があ
る。

いずれにしても、階調記録するには、サーマルヘッド
の発熱素子の発熱エネルギーの高低により、印刷濃度の
制御を行う。

係る階調記録において、階調表現にリニアリティを持
ち、且つ少ない印刷データの転送回数で濃度表現できる
ものが求められている。

〔従来の技術〕

第４図はサーマルヘッドの説明図である。

第４図は、ライン記録タイプのサーマルヘッド１を示
しており、一列の発熱抵抗体（発熱素子）ra〜rmの一端
は電位源V_Hに共通接続され、他端は各々のドライバ（ゲ
ート）Ga〜Gmに接続される。各発熱素子ra〜rmの印字情
報（通電するかしないかを示すもの）は各発熱素子ra〜
rm対応に設けられたシフトレジスタ10（10a〜10m）の先
頭のシフトレジスタ10aに入力され、シフトクロックに
よって順次転送される。転送後、シフトレジスタ10a〜1
0mの印字情報をラッチクロックLSにより対応するラッチ
11（11a〜11m）に移し、ストローブ信号STによって、ド
ライバGa〜Gmのラッチ11a〜11mの内容に従って駆動する
ことにより、各発熱素子ra〜rmを印刷駆動する。

従来の階調制御技術として、通電時間幅（印刷パルス
幅）を変化させる方式が、印加電流値を変化させる方式
に比し、安価でう且つ容易に実現できるため広く利用さ
れている。この時間幅の制御の方式として、従来第５図
と第６図に示すものが知られている。

第５図に示す従来技術は、ｎビットの階調を2ⁿ回の印
刷パルスにより行うものである。

例えば、ｎ＝４ビットの16階調の例では、１単位パル
ス幅（通電時間）をＴとし、Ｔの幅のストローブ信号ST
を15回（2ⁿ−１）回繰り返す。

これとともに各発熱素子ra〜rmのデータDATAを15回転
送する。即ち、４ビットの階調コードを15ビットの印刷
パルス信号に変換し、15階に分けてクロックCLとともに
転送する。

従って15回のデータ転送において、１回目だけを“1"
とし、後は“0"とすれば、時間Ｔだけの通電となり、階
調１がえられる。

逆に15回全て“1"とすれば15T時間の通電となり、階
調15ガえられる。

この方式は、ｎビットの階調に対し、2^n-1回のデータ
転送を行うことによって各ストローブ信号（基準パル
ス）毎のオン／オフを制御するものである。

即ち、ｎビット階調コードを（2ⁿ−１）ビットの印刷
データに変換するものである。

一方、第６図のものは、ｎビットの階調をｎ回の重み
付けパルスを用いて行うものであり、例えば特許出願公
開昭57−57681号等において示されている。

この方式は、ｎビットの階調コードに対し、各ビット
に対し重み付けしたパルス幅Ｔ、2T、4T、8Tのストロー
ブ信号STを用いるものである。

そして、ｎビットの階調コードをラッチ信号LSによっ
て各ビットづつｎ回転送することによってストローブ信
号STのオン／オフを制御するものである。

例えば、第６図（Ａ）に示すようにｎ＝４ビットの場
合には、基準パルス幅としてＴ、2T、4T、8Tのストロー
ブ信号STを用意し、４ビットの階調コードb₀〜b₃を、
b₀、b₁、b₂、b₃の順で４回転送すればよい。

これによって、第６図（Ｂ）の如く、各階調コードに
応じた時間幅の通電が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の前者の方法では、階調コードを（2ⁿ−１）ビッ
トのデータに変換しているので、連続的な時間幅がとれ
る反面、１つの発熱素子当たり（2ⁿ−１）回のデータ転
送が必要となり、ドット数をｍとするｍビットのデータ
を（2ⁿ−１）回転送する必要があり、転送処理に要する
時間や回路構成が大となるという問題を生じていた。

一方、従来の後者の方法では、データ転送回数を減少
できるという利点がある反面、コードの組合わせによっ
てはパルス関にすき間ができる。

例えば第６図（Ｂ）では、階調５（階調コード1010）
では、時間Ｔ通電後、2T時間経過後4T通電し、階調10
（階調コード0101）では、2T時間通電後4T時間経過して
から8T時間通電する。

このようなすき間が生じると、サーマルヘッドでは、
通電により加熱するが、通電を止めると急激に温度が下
がるため、実質的に希望の温度まで上昇せず、例えば、
階調10では温度が連続的な時間幅8T分、即ち階調８まで
しか達せず、階調に比例するリニアリティのある印刷濃
度がえられないという問題があった。

本発明はデータ転送回数を減少しても、階調表現にリ
ニアリティを持たせることのできる印刷装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

第１図（Ａ）中、第４図で示したものと同一のものは
同一の記号で示してあり、２はデータ変換部であり、ｎ
ビット階調コードを各ビットに重み付けたパルス幅の組
合わせによる駆動信号に変換するものである。

データ変換部２は、第１図（Ｂ）に示すように、ｎビ
ットの階調コードを下位ｌビットと上位ｋビットとの２
つの組に分割し、下位ｌビットの組に対し下位ｌビット
の一番小さい重み付けパルス幅を用い、上位ｋビットの
組に対し上位ｋビットの一番小さい重み付けパルス幅を
用い、ｎビッの分割した中央から下位及び上位方向にデ
ータを延ばすように割り付けた駆動信号に変換する濃度
階調制御手段を備えたものである。

〔作用〕

本発明では、重み付けパルス及びパターンデータを工
夫して、転送回数の減少と同時にリニアリティの改善を
図るものである。

このため、第１図（Ｂ）に示すように、ｎビットの階
調に対し、下位ｌビットの上位ｋビットの２組に分割す
る。

この各々のビットを重み付けパルス幅を下位ｌビット
の組では下位ｌビットの最小パルス幅（図ではＴ）単位
で、上位ｋビットの組では上位ｋビットの最小パルス幅
単位（図では8T）で、区分する。

そしてこの区分されたパルス幅単位にデータを割り付
ける時に、分割した中央から上位、下位へ向かって連続
するように割り付ける。

例えば、ｎ＝６ビットの64階調の場合、下位３ビット
（b₀〜b₂）、上位３ビット（b₃〜b₅）の２組に分割し、
これらビットに重み付けられたパルス幅の基準を下位３
ビットではＴ、上位３ビットでは8Tとする。

そして、データの割り付けは、パルス間にすき間を持
たせないように分割中央から上位及び下位へ向かってデ
ータがのびるようにする。

この例では、階調１は“00000010000000"、階調８は
“00000001000000"、階調18は“00000111000000"とな
る。

即ち、データは、14ビットとなり、下位７ビットでは
７ビット目から１ビット目に向かって、上位７ビットで
は８ビット目から14ビット目に向かってデータがすき間
なく割り付けられる。

このようにすれば、14回の転送で済み、しかもリニア
リティが損なわれない。

〔実施例〕

（ａ）一実施例の説明 第２図は本発明の一実施例構成図、第３図は第２図構
成の変換テーブルの構成図である。

第２図（Ａ）中、第１図及び第４図で示したものと同
一のものは同一の記号で示してある。

３はインターフェースであり、ホスト又はコントロー
ラ等から１ライン毎に階調データをうけるもの、４はラ
インバッファであり、１ラインの各発熱素子ra〜rmの６
ビットの階調コードを格納しておくものである。

20は変換テーブル用ROM（リードオンリーメモリ）で
あり、各６ビットの階調コードに対する14ビットデータ
（パルス幅Ｔの７ビットデータとパルス幅8Tの７ビット
データ）が第３図の如く格納されているもの、21はビッ
ト変換回路であり、変換された14ビットデータの内１ビ
ット目から順次選択するもの、22はパルスパターンカウ
ンタであり、ビット変換回路22の選択すべきビット位置
を指定するもの、23は制御信号出力回路であり、シリア
ルクロックCL、ストローブ信号ST、ラッチLSを第４図の
ラインヘッド（印刷部）１に出力するもの、24は制御回
路であり、マイクロプロセッサ（MPU）で構成され、ラ
インバッファ４にアドレスを与えて各発熱素子ra〜rmの
階調データの読み出し制御をし、且つパルスパターンカ
ウンタ22、制御信号出力回路23の制御を行うものであ
り、パルスパターンを保持するレジスタ24aを有するも
の、25はタイマであり、制御回路（以下MPUと称す）24
の制御のため計時動作を行うものである。

第３図に示すように、６ビットの階調データに対し、
下位３ビットb₀〜b₂の組は、重み付け1Tの７ビットのデ
ータb₁₁〜b₁₇に、上位３ビットの組b₃〜b₅は、重み付け
8Tの７ビットのデータb₈₁〜b₈₇の14ビットのデータに変
換される。

即ち、６ビットの階調データを３ビットづつの２つの
組にわけて、組内で７ビットのデータとし、これをつな
ぎ合わせて14ビットとしている。

この時、データパターンのとり方は、分割中心から
（図のb₁₇、b₈₁）から下位（b₁₁方向）、上位（b₈₇方
向）に向かってビット“1"が延びてゆくようなビットの
組合わせにする。

例えば、階調01は、中心のb₁₇ビットのみ“1"とし、
階調02はビットb₁₇、b₁₆を“1"、以下同様に階調07はパ
ルス幅1Tのビットb₁₇〜b₁₁の全てを“1"とする。

同様に階調08は、ビットb₈₁のみ“1"とし、階調09は
ビットb₈₁とb₁₇のみ“1"とし、以下同様である。

このようなデータパターンを割付けると、全ての階調
についてビットb₁₁〜b₈₇までのビット中の“1"は連続
し、すき間がなくなる。

次に、第２図（Ｂ）を用いて動作を説明する。

ラインバッファ４に各発熱素子ra〜rmの６ビット階
調コードが格納され、印刷起動指令がMPU24に与えられ
ると、MPU24は、ラインバッファ４のアドレスを順次更
新し、各発熱素子ra〜rmの階調コードを読出し、変換テ
ーブル用ROM20で14ビットの変換データに変換され、ビ
ット変換回路21に入力される。

レジスタ24aは、イニシャル時にパルスパターン
（1.1）（パルス幅1Tの１ビット目b₁₁）に設定されてい
るので、パルスパターンカウンタ22はビット変換回路21
に14ビットのデータの内、ビットb₁₁を選択するように
指示する。

従って、ビット変換回路21は、順次入力される14ビッ
トの変換データの１ビット目b₁₁をシリアル出力し、デ
ータDATAとしてラインヘッド１のシフトレジスタ10（第
４図）に入力する。

これとともに、ラインバッファ４のアドレス更新に同
期して制御信号出力回路23からシリアルクロックCLがラ
インヘッド１のシフトレジスタ10へ与えられる。

１回目のデータ転送が終了すると、即ちラインバッ
ファ４の全てのアドレスの階調データが読出され、ライ
ンヘッド１の発熱素子数のビットb₁₁が出力されると、M
PU24は出力回路23からラッチ信号LSを発生し、レジスタ
24aのパルスパターンより、時間Ｔのストローブ信号を
ラインヘッド１へ出力する。

次に、MPU24はパルスパターンカウンタ22を２ビッ
ト目b₁₂選択に設定し、と同様に、ラインバッファ４
の各発熱素子ra〜rmの６ビト階調コードをアドレスを順
次更新して読出し、変換テーブル用ROM20で14ビットの
変換データに変換し、ビット変換回路21で２ビット目の
b₁₂を選択し、シリアルクロックCLとともにラインヘッ
ド１へ送出する。

そして、２回目のデータ転送終了後、ラッチ信号LSを
発生し、時間Ｔのストローブ信号STをラインヘッド１へ
出力する。

これを７回目のデータ転送（パルスパターン1.7））
まで繰返される。

７回目のデータ転送終了後、レジスタ24aには、パ
ルスパターン（8.1）に更新される。

これによって、ラインバッファ４から各発熱素子ra〜
rmの階調コードが読出され、変換テーブル用ROM20から
対応変換データが読出され、８ビット目のb₈₁がシリア
ルデータとしてビット変換回路21へ、シリアルクロック
CLとともに、ラインヘッド１へ送出する。

そして、８回目のデータ転送後、ラッチ信号LSを発生
し、時間8Tのストローブ信号TSをラインヘッド１へ出力
する。

以下同様に、９回目、10回目…14回目のテータ転送
が行われ、１ラインの各ドットの濃淡記録が終了する。

このようにして、６ビットの階調コードで、64階調に
対し14回のデータ転送で階調記録でき、且つパルス幅に
すき間がなく、連続しているので、リニアリティを保つ
濃度表現が可能となる。これを一般化すると、ｎビット
の階調コードに対し、転送回数は、 ｎが偶数の場合は 回に、 ｎが奇数の場合は 回となる。

（ｂ）他の実施例の説明 上述の実施例では、ｎビットの階調コードに対し、ｌ
＝ｋ＝n/2ビットとして２組に分けているが、必ずしも
同一でなくてもよい。

又、サーマルヘッドについて説明したが、他の時間幅
によって濃淡記録できる印刷装置についても適用でき、
階調数も種々のものを用いることができる。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発
明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこ
れらを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、濃度階調制御
を、少ないデータ転送回数でしかも濃度特性にリニアリ
ティを持たせることができるという効果を奏し、特にカ
ラー印刷等の多階調記録の正確さと容易さに寄与すると
ころが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例説明図、 第３図は第２図構成の変換テーブルの構成図、 第４図はサーマルヘッドの説明図、 第５図及び第６図は従来技術の説明図である。 図中、１……印刷部（サーマルヘッド） ２……データ変換部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｎビットの階調コードを各ビットに重み付
   けたパルス幅の組合わせによるパルス幅の駆動信号に変
   換するデータ変換部（２）と、該パルス幅の駆動信号に
   応じ印刷濃度を階調変化させて印刷する印刷部（１）と
   を含む印刷装置において、 該データ変換部（２）は、該ｎビットの階調コードを下
   位ｌビットと上位ｋビット（ｋ＋ｌ＝ｎ）の２つの組に
   分割し、且つ下位ｌビットの組に対し下位ｌビットの一
   番小さい重み付けパルス幅を用い、上位ｋビットの組に
   対し上位ｋビットの一番小さい重み付けパルス幅を用
   い、該ｎビットの分割した中央から下位及び上位方向に
   データを延ばすように割り付けた駆動信号に変換する濃
   度階調制御手段を備えていることを特徴とした印刷装
   置。