JP2985046B2 - サーマルヘッド型印画装置の印画制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願は、ビデオプリンタ、ファク
シミリ等に用いられるサーマルヘッド型印画装置の印画
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】サ―マルヘッドを用いて印字や印画を行
うサ―マルヘッド型印画装置は、感熱紙上で発色の具合
を調整可能であるため、例えばビデオプリンタのように
階調表現を行ないかつ高解像度の印画を必要とする表示
装置に適している。

【０００３】通常サ―マルヘッド型印画装置では、数百
〜数千個の発熱体をライン状に並べたサ―マルヘッドに
より１ライン毎（１ラスタ―毎）に順次印画動作を行
い、数百ライン（数百ラスタ―）程度で１画面を構成し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】サ―マルヘッド型印画
装置で複数画面を連続的に印画する場合、前の画面の印
画によって生じた余熱がつぎの画面の印画に影響を与え
る。したがって、階調表現を精度よく行うためには、サ
―マルヘッドの温度をサ―ミスタ等の温度検出素子を用
いて検出し、その検出温度に基いてサ―マルヘッドに対
する印画信号を修正することが好ましい。

【０００５】しかし、温度検出素子をサ―マルヘッドの
抵抗体に直接接触させてサ―マルヘッドの温度を直接検
出することは困難であるため、温度検出素子をサ―マル
ヘッドから空間的に隔てて設置することになる。そのた
め、温度検出素子で検出される温度がサ―マルヘッド自
体の温度と等しくなるまでに時間的な遅れが生じる。本
願発明者が温度検出素子にサ―ミスタを用いて実験した
ところ、温度検出素子で検出される温度がサ―マルヘッ
ド自体の温度と等しくなるまでに数十秒程度かかること
がわかった。したがって、１画面の印画が終了した後両
者の温度が等しくなってからつぎの１画面を印画しよう
とすると、つぎの１画面を印画するまでに長時間待たな
ければならず、複数画面を連続的に高速で印画すること
ができないという問題が生じる。

【０００６】本願に係わる発明の目的は、サ―マルヘッ
ド型印画装置で複数画面を連続的に印画する場合、階調
を精度よく表現することができしかも高速で連続的な印
画を行うことが可能な印画制御装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願に係わるサーマルヘ
ッド型印画装置の印画制御装置は、階調デ―タを発生す
る階調デ―タ発生手段と、上記階調デ―タに基いてサ―
マルヘッドに対する印画信号を供給する印画信号供給手
段と、上記サ―マルヘッドの周囲の温度を検出する温度
検出手段と、上記温度検出手段で検出された検出温度、
１画面分の印画終了時における上記サーマルヘッドの実
際の温度と上記温度検出手段によって検出される検出温
度との誤差を実験的に定められた式を用いて１画面分の
上記階調デ―タに基づいて求め、上記印画終了時に上記
検出手段により検出された検出温度と、上記誤差と、実
験的に定められた上記印画終了からの経過時間に応じた
上記誤差の変化特性とから、上記印画終了からの経過時
間に応じて上記サーマルヘッドの実際の温度を推定し、
当該温度に基づいてつぎの１画面分の上記印画信号を修
正する修正手段とを有する。

【０００８】

【実施例】サ―マルヘッド型印画装置において階調表示
を行なう方法として、１画素毎にその画素の階調に応じ
た駆動パルス列をサ―マルヘッドの発熱体に印加する方
法（以下“マルチパルス方式”という。）が従来よりあ
る。このマルチパルス方式のサ―マルヘッド型印画装置
では、通常予熱パルスおよびこの予熱パルスに続く複数
の駆動パルスにより階調表現を行う。以下、このマルチ
パルス方式のサ―マルヘッド型印画装置を例に実施例の
説明を行う。

【０００９】図１は、マルチパルス方式のサーマルヘッ
ド型印画装置の構成を示したブロック図である。

【００１０】サーマルヘッド部１１は、数百〜数千個の
発熱体をライン状に並べたヘッド部および各発熱体をオ
ン／オフするデータで各発熱体を制御する駆動回路等か
ら構成されている。また、このサーマルヘッド部１１に
は、サ―ミスタ等の温度検出素子１１ａが設けられてい
る。この温度検出素子１１ａはライン状のサ―マルヘッ
ド（発熱体）の中央部から空間的に離間して設置されて
いる。サ―マルヘッドの中央部と温度検出素子１１ａと
の距離は１〜２ｃｍ程度である。

【００１１】ＣＰＵ部１２は、ＣＰＵの他にＩ／Ｏポー
トを含んでいる。システムＲＯＭ１３は、システム全体
のプログラムを記憶している他、各発熱体のオン／オフ
のパターンデータ、後述の駆動パルス幅のデータおよび
駆動パルスの発生開始点のデータ等を記憶している。

【００１２】ヘッド転送制御回路１４は、ＣＰＵ部１２
からの１ラスター毎のプリント要求信号“ＰＲＱ”を受
けて、印画制御信号（サーマルヘッドへのデータの転送
開始および終了等を指示する信号）を出力するものであ
る。メモリコントローラ１５は、ヘッド転送制御部１４
からの信号を受けて画像メモリ１６を制御するものであ
る。画像メモリ１６には、サーマルヘッド１１によって
印画される印画パターンの階調データが記憶されてい
る。パルス数カウンタ１７は、システムＲＯＭ１３に記
憶されているデータを受けて１ラスター内の各駆動パル
ス列の全パルス数をプリセットし、ダウンカウントを行
うものである。１ラスター内の駆動パルス列のパルス数
は８〜１６個程度であり、最初の１〜２個は予熱用の予
熱パルスであり、この予熱パルスに続く７〜１５個（予
熱パルスが１個の場合）あるいは６〜１４個（予熱パル
スが２個の場合）が階調表現用の駆動パルスとなる。

【００１３】パターン展開用の２ポートメモリ１８（デ
ュアルポートメモリ）は、画像メモリ１６から階調デー
タを読出し、これをオン／オフのデータに展開するもの
である。ビット選択回路１９は、２ポートメモリ１８か
らのパターン展開データに基いてビット選択を行うもの
である。

【００１４】２ポートメモリ２０（デュアルポートメモ
リ）は、駆動パルス列の各駆動パルスの開始点データ
（開始位置のデ―タ）を読込むものである。開始点デ―
タは、感熱紙の種類とサ―マルヘッドの特性によって決
まり、予めソフトウエアによって設定される。例えば、
サ―マルヘッドの加熱を緩かに行う場合には、開始点デ
―タを大きくして、隣り合った駆動パルス間の間隔を拡
げるようにする。開始点カウンタ２１は、２ポートメモ
リ２０からの開始点デ―タをプリセットし、基準クロッ
クによってダウンカウントを行うものである。この基準
クロックには、システムクロックあるいはこれを分周し
たもの等、周波数が常に一定のものを使用する。

【００１５】２ポートメモリ２２（デュアルポートメモ
リ）は、駆動パルスのパルス幅を読込むものである。パ
ルス幅カウンタ２３は、２ポートメモリ２２からのパル
ス幅デ―タをプリセットし、ＶＣＯ２４（ボルテ―ジ
コントロ―ルド オシレ―タ）からのクロックによって
ダウンカウントを行うものである。ＶＣＯ２４から出力
されるクロックの周波数は可変であるため、パルス幅カ
ウンタ２３に同一のパルス幅のデ―タがプリセットされ
ていてもパルス幅カウンタ２３から出力されるパルス幅
は、ＶＣＯ２４から出力されるクロックの変動に応じて
変動する。

【００１６】印加率カウンタ２５は、ビット選択回路１
９からのオン／オフデ―タに基いて、印加率（サ―マル
ヘッドの発熱体へ駆動パルスが印加される発熱体と印加
されない発熱体との割合）を求めるものである。Ｄ／Ａ
コンバ―タ２６は、ＣＰＵ部１２からサ―マルヘッド１
１の温度補正デ―タおよびサーマルヘッドのバラツキに
関係するデ―タを、印加率カウンタ２５から印加率デ―
タをそれぞれ受けて、ＶＣＯ２４へ電圧制御信号を送る
ためにＤ／Ａ変換動作を行うものである。

【００１７】平均階調計算回路２７は、画像メモリ１６
からの画像デ―タを受けて、１ラスタ―の平均階調値
（１ラスタ―内における各画素の階調を加算した値を画
素数で割ったもの）を求め、平均階調値をＣＰＵ部１２
に送るものである。ＣＰＵ部１２では、この１ラスタ―
分の平均階調値に基いてサ―マルヘッド１１の温度上昇
を予測し、予測結果を次のラスタ―の予熱パルス（１ラ
スター内の駆動パルス列のなかの最初の１〜２個のパル
ス）のパルス幅に反映させる。具体的には、平均階調値
が大きい場合には温度上昇が大きいと予測されるので予
熱パルスのパルス幅を狭くし、平均階調値が小さい場合
には温度上昇が小さいと予測されるので予熱パルスのパ
ルス幅を広くする。予熱パルスは１ラスタ―内の各画素
に対して共通であるため、各画素毎に互いに異なった予
熱パルスのデ―タを修正する必要がなく、容易に修正を
行うことができる。

【００１８】定電圧源２８は、サ―マルヘッド１１のヘ
ッド部に所定の定電圧を供給するものである。

【００１９】次に、図２のタイミングチャ―ト、図３お
よび図４のフロ―チャ―ト並びに図５の説明図を参照し
て、図１に示したサ―マルヘッド型印画装置の動作を説
明する。

【００２０】感熱紙や画像ガンマ等の使用上の設定、ヘ
ッド温度およびサーマルヘッドのバラツキ等を考慮して
計算を行い、その計算結果に基いてパタ―ン展開デ―
タ、駆動パルスの開始点デ―タおよび駆動パルスのパル
ス幅デ―タを求め、それぞれパタ―ン展開用の２ポ―ト
メモリ１８、駆動パルスの開始点設定用の２ポ―トメモ
リ２０および駆動パルスのパルス幅設定用の２ポ―トメ
モリ２２に設定をする（ａ）。

【００２１】使用上の設定変更あるいは環境変化等の有
無を判断する（ｂ）。設定変更や環境変化等があった場
合には、“ａ”の処理において再度２ポ―トメモリへの
設定動作を行う。設定変更や環境変化等がない場合に
は、印画動作を行うか否かを判断する（ｃ）。

【００２２】印画を行う場合には、１ラスタ―内におけ
る駆動パルス列のパルス数をパルス数カウンタ１７に設
定する（ｄ）。通常駆動パルス数は合計８〜１６個程度
であり、最初の１〜２個は予熱用の予熱パルスであり、
この予熱パルスに続く７〜１５個（予熱パルスが１個の
場合）あるいは６〜１４個（予熱パルスが２個の場合）
が階調表現用の駆動パルスとなる。ＣＰＵ部１２ののＩ
／Ｏ部から１ラスタ―の印画の開始を要求する信号“Ｐ
ＲＱ”をヘッド転送制御回路１４に出力する（ｅ）。

【００２３】画像メモリ１６から階調デ―タを読出し、
パタ―ン展開用の２ポ―トメモリ１８で各発熱体のオン
／オフデ―タに展開する。展開されたデ―タはビット選
択回路１９を通してサーマルヘッド１１の駆動回路部に
順次転送される（ｆ）。駆動パルスの開始点設定用の２
ポ―トメモリ２０からの解始点データを開始点カウンタ
２１にプリセットする。開始点カウンタ２１では、周波
数一定の基準クロックによって順次カウントダウンされ
る（ｇ）。

【００２４】サーマルヘッド１１への各発熱体のオン／
オフデ―タの転送が終了し、かつ駆動パルスの開始点に
なっているかが判断される。各発熱体のオン／オフデ―
タの送が終了しているか否かは、ヘッド転送制御回路１
４からの転送が終了したか否かを表す信号“ＴＲＮＳＲ
ＤＹ”の論理状態によって判断される。駆動パルスの開
始点になっているか否かは、開始点カウンタ２１のカウ
ントが終了したか否かを表す信号“ＴＲＧＲＤＹ”の論
理状態によって判断される（ｈ）。

【００２５】各発熱体のオン／オフデ―タの転送が終了
しかつ駆動パルスの開始点になっている場合には、駆動
パルスのパルス幅設定用の２ポ―トメモリ２２からのパ
ルス幅データをパルス幅カウンタ２３にプリセットす
る。パルス幅カウンタ２３では、ＶＣＯ２６からのクロ
ックによって順次カウントダウンされる（ｉ）。ＶＣＯ
２４からのクロックは、Ｄ／Ａコンバータ２６に入力さ
れる各種データ（ＣＰＵ部１２からのサ―マルヘッドの
温度補正デ―タおよびサーマルヘッドのバラツキデ―
タ、印加率カウンタ２５から印加率デ―タ等）に応じて
可変であるため、パルス幅カウンタ２３から出力される
パルス幅も可変となる。パルス数カウンタ１７を１カウ
ント分カウントダウンし（ｊ）、ボローが生じるか否か
を判断する（ｋ）。

【００２６】ボローが生じない場合には、次の駆動パル
スの開始点を決めるために、駆動パルスの開始点設定用
の２ポ―トメモリ２０からの開始点データを開始点カウ
ンタ２１にプリセットする。開始点カウンタ２１では、
周波数一定の基準クロックによって順次カウントダウン
される（ｌ）。

【００２７】パルス幅カウンタ２３からボローが生じた
か否か、すなわち駆動パルスの出力が終了したか否かが
判断される（ｍ）。ボローが発生した場合には、画像メ
モリ１６から再び同じ階調デ―タを読出し、パタ―ン展
開用の２ポ―トメモリ１８でオン／オフデ―タに展開す
る。展開されたデ―タはビット選択回路１９を通してサ
ーマルヘッド１１の駆動回路部に順次転送される
（ｎ）。ビット選択はパルス数カウンタ１７によって決
められるので、読出したパターン展開データのうち異な
るビットを選んでいく。

【００２８】“ｋ”の処理において、パルス数カウンタ
１７からボローが生じた場合、すなわち１ラスター分の
印画が終了した場合には、１画面分の印画が終了したか
否かが判断される（ｏ）。通常は４８０〜５１２ラスタ
ーで１画面が構成されるいる。１画面分の印画が終了し
ていない場合には、平均階調計算回路２７でその前の１
ラスター分の平均階調値が計算される（ｐ）。この１ラ
スター分の平均階調値はＣＰＵ部１２に送られ、ＣＰＵ
部１２ではこの１ラスター分の平均階調値に基いて次の
ラスタ―の予熱パルス（１ラスター内の駆動パルス列の
なかの最初の１〜２個のパルス）のパルス幅を適宜変更
し、変更されたパルス幅のデ―タはパルス幅メモリ２２
に送られる（ｑ）。すなわち、平均階調値が大きい場合
にはつぎのラスタ―の予熱パルスのパルス幅が狭くなる
ようにパルス幅メモリ２２の設定値が変更され、平均階
調値が小さい場合にはつぎのラスタ―の予熱パルスのパ
ルス幅が広くなるようにパルス幅メモリ２２の設定値が
変更される。

【００２９】次のラスターの印画のタイミングか否かが
判断され（ｒ）、次のラスターの印画のタイミングであ
る場合には“ｄ”の処理へと移る。

【００３０】“ｏ”の処理において１画面分の印画が終
了した場合には、図４に示した動作が行われる。そこ
で、具体的な動作説明をする前に、図４に示した動作の
原理的な説明を図５を参照して行う。

【００３１】１画面分の印画は通常数秒程度で終了する
が、終了直後のサ―マルヘッド（発熱体）の現実の温度
とサ―ミスタ等の温度検出素子が検出する温度との間に
はかなりの温度誤差が生じている。このように温度誤差
が生じるのは、主として温度検出素子とサ―マルヘッド
（発熱体）とが空間的に隔てて設置されていることに起
因する。１画面分の印画終了時の温度誤差“ΔＴ(0) ”
は、 Ｐ＝Ａ1 Ｌ1 ＋Ａ2 Ｌ2 ＋………＋Ａi Ｌi ＋………Ａn Ｌn （１） と強い相関がある。“ｎ”は１画面の総ラスタ―数であ
る。“Ｌi ”はｉ番目のラスタ―における平均階調値で
あり、図３の“ｐ”の処理で計算される値に対応する。
“Ａi ”はｉ番目のラスタ―に対する重み付け値であ
り、通常は最初のラスタ―では小さく最後のラスタ―に
なるにしたがって次第に大きな値となる。したがって、
“Ｐ”の値を求めれば“ΔＴ(0) ”の値を推定すること
ができる。実際には予め実験的に“Ｐ”と“ΔＴ(0) ”
との関係を求めておけばよい。１画面分の印画終了直後
の温度検出素子が検出する温度を初期温度“Ｔth(0) ”
とすれば、“ΔＴ(0) ”と“Ｔth(0) ”とから、１画面
分の印画終了直後のサ―マルヘッド（発熱体）の現実の
温度“Ｔhd(0) ”を、 Ｔth(0) ＋ΔＴ(0) ＝Ｔhd(0) （２） として求めることができる。また、温度誤差“ΔＴ(t)
”は、図５に示すように、時間“ｔ”の経過とともに
しだいに減少する。そこで、“ΔＴ(t) ”の減少の仕方
を予め実験的に求めておけば、１画面分の印画終了時か
らの経過時間“ｔ”および経過時間“ｔ”において温度
検出素子が検出する温度“Ｔth(t) ”から、経過時間
“ｔ”におけるサ―マルヘッドの現実の温度“Ｔhd(t)
”を推定することができる。実際には、“ΔＴ(t) ”
は２次関数等で近似的に表わすことが可能なので、２次
関数等を予め設定しておけばよい。サ―マルヘッドの現
実の温度“Ｔhd(t) ”と温度検出素子が検出する温度
“Ｔth(t) ”とは、図５に示すように、時間“ｔ”の経
過とともにしだいに近ずき（“ΔＴ(t) ”が０に近ず
き）、最終的に両者は一致する（発明者の実験では３０
秒程度）。

【００３２】以上述べたことを参考に、図４に示した動
作の説明を行う。

【００３３】まず、１画面の印画終了直後のサ―ミスタ
１１ａの初期温度“Ｔth(0) ”を検出する（ｓ１）。１
画面の印画処理において各ラスタ―毎（各ライン毎）に
求めた各平均階調値（図３の“ｐ”の処理で各ラスタ―
毎に求めた各平均階調値）を用いて、１画面分の加重平
均値を計算する。すなわち、（１）式に基いた計算をす
るわけである（ｓ２）。このようにして求めた加重平均
値に基いて温度誤差の初期値“ΔＴ(0) ”を推定する
（ｓ３）。サ―ミスタ１１ａの初期温度“Ｔth(0) ”と
温度誤差の初期値“ΔＴ(0) ”との和からサ―マルヘッ
ドの初期温度“Ｔhd(0) ”を求める（ｓ４）。

【００３４】１画面の印画終了時からの経過時間“ｔ”
を読込む（ｓ５）。経過時間“ｔ”におけるサ―ミスタ
１１ａの温度“Ｔth(t) ”を検出する（ｓ６）。１画面
の印画終了時からの経過時間“ｔ”および経過時間
“ｔ”にけるサ―ミスタ１１ａの検出温度“Ｔth(t) ”
から、経過時間“ｔ”におけるサ―マルヘッドの実際の
温度“Ｔhd(t) ”を推定する。具体的には予め設定した
２次関数等に基いて計算を行えばよい。なお、経過時間
“ｔ”と温度誤差“ΔＴ(t) ”との関係について予めデ
―タテ―ブルを構成しておき、デ―タテ―ブルから読出
された“ΔＴ(t) ”とサ―ミスタ１１ａの検出温度“Ｔ
th(t) ”との和からサ―マルヘッドの実際の温度“Ｔhd
(t) ”を推定してもよい（ｓ７）。このようにして求め
たサ―マルヘッドの実際の温度“Ｔhd(t) ”に基いて、
図２に示したパルス幅メモリ２２のパルス幅の設定値お
よびＶＣＯ２４の周波数の修正を行う。具体的には、温
度“Ｔhd(t) ”が高い場合には、パルス幅が狭くなるよ
うにパルス幅メモリ２２の設定値を修正するとともにＶ
ＣＯ２４の周波数が上がるように修正する。逆に温度
“Ｔhd(t) ”が低い場合には、パルス幅が広くなるよう
にパルス幅メモリ２２の設定値を修正するとともにＶＣ
Ｏ２４の周波数が下がるように修正する（ｓ８）。

【００３５】つぎの１画面分の印画が開始か否かを判断
する（ｓ９）。開始される場合には、以上のようにして
修正された値を用いて、つぎの１画面分の印画動作を開
始する。開始されない場合には、十分に時間が経過した
か否かを判断する。サ―マルヘッドの実際の温度“Ｔhd
(t) ”とサ―ミスタ１１ａが検出する温度“Ｔth(t)”
とが一致したときに、十分に時間が経過したものとみな
す。装置によって違いはあるが、例えば数十秒程度時間
が経過したときに十分に時間が経過したものとみなす
（ｓ１０）。十分に時間が経過していない場合には、
“ｓ５”の処理に移行する。十分に時間が経過している
場合には、サ―マルヘッドの実際の温度“Ｔhd(t) ”と
サ―ミスタ１１ａが検出する温度“Ｔth(t) ”とが一致
しているため、もはやサ―マルヘッドの実際の温度“Ｔ
hd(t) ”を推定する必要はないので、“ｓ９”の処理に
移行する。

【００３６】以上のようにして、図１のサ―マルヘッド
型印画装置の動作が行われる。

【００３７】

【発明の効果】本願に係わる発明では、１画面分の印画
終了時における上記サーマルヘッドの実際の温度と上記
温度検出手段によって検出される検出温度との誤差を実
験的に定められた式を用いて１画面分の上記階調デ―タ
に基づいて求め、上記印画終了時に上記検出手段により
検出された検出温度と、上記誤差と、実験的に定められ
た上記印画終了からの経過時間に応じた上記誤差の変化
特性とから、上記印画終了からの経過時間に応じて上記
サーマルヘッドの実際の温度を推定し、当該温度に基づ
いてつぎの１画面分の印画信号を修正する修正手段を設
けた。このため、サ―マルヘッド型印画装置で複数画面
を連続的に印画する場合、各画面毎に高精度に算出れた
サーマルヘッドの実際の温度に基づいて印画信号を修正
することが可能となり、階調を精度よく表現することが
できしかも高速で連続的な印画を行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願に係わる実施例のブロック図

【図２】図１の動作を説明するためのタイムチャート

【図３】図１の動作を説明するためのフローチャート

【図４】図１の動作を説明するためのフローチャート

【図５】図１の動作を説明するための説明図

【符号の説明】

１２……ＣＰＵ（修正手段） １１ａ…温度検出手段 １６……画像メモリ（階調デ―タ発生手段と） １８……パタ―ン展開メモリ（印画信号供給手段） １９……ビット選択回路（印画信号供給手段） ２０……開始点メモリ（印画信号供給手段） ２１……開始点カウンタ（印画信号供給手段） ２２……パルス幅メモリ（印画信号供給手段） ２３……パルス幅カウンタ（印画信号供給手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/36 - 2/365

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 階調デ―タを発生する階調デ―タ発生手
   段と、 上記階調デ―タに基いてサ―マルヘッドに対する印画信
   号を供給する印画信号供給手段と、 上記サ―マルヘッドの周囲の温度を検出する温度検出手
   段と、 １画面分の印画終了時における上記サーマルヘッドの実
   際の温度と上記温度検出手段によって検出される検出温
   度との誤差を実験的に定められた式を用いて１画面分の
   上記階調デ―タに基づいて求め、上記印画終了時に上記
   検出手段により検出された検出温度と、上記誤差と、実
   験的に定められた上記印画終了からの経過時間に応じた
   上記誤差の変化特性とから、上記印画終了からの経過時
   間に応じて上記サーマルヘッドの実際の温度を推定し、
   当該温度に基づいてつぎの１画面分の上記印画信号を修
   正する修正手段とを有するサーマルヘッド型印画装置の
   印画制御装置。