JP4999383B2 - サーマルプリンタ、サーマルプリンタの制御方法 - Google Patents

Description

本発明はサーマルプリンタに係り、特に履歴制御や階調制御を行うことができると共に、サーマルヘッドと印刷用紙に起因する騒音を低減することができるサーマルプリンタ及びサーマルプリンタの制御方法に関する。

従来、サーマルプリンタでは、ライン状に配置された多数の発熱素子を備えたサーマルヘッド装置によって主走査方向に画像を形成しつつ、主走査方向と直交する方向である副走査方向への用紙搬送を行い、印刷用紙上に画像を形成するようにしている。このようなサーマルプリンタ装置では、前記発熱素子を通電加熱することで印刷を行い、転写紙とインクリボンとを使用する場合には印刷用紙表面にインクリボンのインクを溶融又は昇華して転写紙に転写して画像を形成する。また、印刷用紙として感熱紙を用いる場合には感熱発色によって感熱紙に画像形成を行う（例えば、特許文献１参照）。

このようなサーマルプリンタのサーマルヘッド装置の制御について図９及び図１０に基づいて説明する。図９は従来のサーマルヘッド装置の構成を示すブロック図である。

サーマルヘッド装置１００は、サーマルヘッド１０１と、シフトレジスタ１０２と、データラッチ回路１０３と、スイッチ回路１０４と、ヘッドコントローラ１０５とを備えて構成される。

サーマルヘッド１０１は、通電されることで発熱する複数の発熱素子１０１−１〜１０１−ｎが列状に配置されて構成されている。シフトレジスタ１０２は、ヘッドコントローラ１０５からの印刷データ読込クロック信号（ＣＬＫ）に同調してシリアル印刷データ（Ｄ１）を読み込みパラレル印刷データとして格納する。データラッチ回路１０３は、ヘッドコントローラ１０５からのラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）に基づいて、前記シフトレジスタ１０２が格納しているパラレル印刷データ（Ｄ２）を読み込んで格納する。スイッチ回路１０４は、前記多数の発熱素子１０１−１〜１０１−ｎに対応して設けられたアンドゲート１０４−１〜１０４−ｎを備え、前記データラッチ回路１０３からのパラレル印刷データ（Ｄ２）とヘッドコントローラ１０５からのストローブ信号（ＳＴＢ）の論理積を前記各発熱素子１０１−１〜１０１−ｎに出力する。

ここで、ヘッドコントローラ１０５はサーマルプリンタの制御装置（ＣＰＵ）１０６に制御され、前記クロック信号ＣＬＫ、シリアル印刷データＤ１、ラッチ信号ＬＡＴＣＨ、ストローブ信号ＳＴＢを出力する。制御装置１０６は、印刷用紙の副走査方向の移動、上位装置からの印刷データ入力の状況に応じてヘッドコントローラ１０５を制御する。

次にこのサーマルヘッド装置１００の動作について説明する。

図１０は図９に示したサーマルヘッドの動作を示すタイミングチャートである。本例に係るサーマルヘッド装置１００では、所定周期のクロック信号ＣＬＫ（図１０（ａ））に従い印刷１ライン毎にシリアル印刷データＤ１（図１０（ｂ））をシフトレジスタ１０２に取り込み、データラッチ回路１０３が１ラインのシリアル印刷データ（Ｄ１）を取り込んだ後、ラッチ信号ＬＡＴＣＨが発せられる（図１０（ｃ））。この状態でデータラッチ回路１０３にはシリアル印刷データＤ２が格納された状態となり、スイッチ回路１０４のアンドゲート１０４−１〜１０４−ｎにストローブ信号ＳＴＢが入力されて（図１０（ｄ））各発熱素子１０１−１〜１０１−ｎはシリアル印刷データＤ２に従って発熱する。

これにより、印刷用紙に各発熱素子１０１−１〜１０１−ｎの発熱状態による印刷がなされる。

ところで、このようなサーマルヘッド装置を用いて感熱紙に印刷を行う際には、騒音が発生することがある。即ち、上述したサーマルヘッド装置１００では、１ラインの印刷期間を定めるストローブ信号ＳＴＢの周期（図１０（ｄ））が４００μｓ（秒）程度として設定されることが多く、この周期で印刷を行うと、印刷ヘッド装置と印刷用紙との間で２．５ｋＨｚの振動が発生し、この振動に起因して可聴域の異音が発生するのである。

特許文献２及び特許文献３には、プリンタの騒音を低減する技術が記載されている。

特許文献２には、複数の発熱素子１６１〜１６Ｎが列状に配設されたサーマルヘッド２を有し、入力される印字データと各発熱素子への通電を許可するために周期的に発生するイネーブル信号ＥＮＢとによりサーマルヘッド２で１ラインの印字を行うサーマルプリンタにおいて、イネーブル信号ＥＮＢは周波数が８ｋＨｚ以上のパルスとするものが記載されている。

また、特許文献３には、画像データを分散した分散記録を行うと共に、１画素に対する記録周期をＴ、１画素の画像データの分散数をｎとした際に、「Ｔ／ｎ≦５０μｓｅｃ」を満たすようにしたものが記載されている。

一方、このような、サーマルプリンタにおいては、印刷密度を調整するものがある。

印刷密度の調整には、履歴制御と階調制御とが含まれ、履歴制御は、発熱素子に連続して電圧が印加されると、熱が蓄積して、印刷の品質が劣化するため、発熱素子への電圧の印加履歴を参照して発熱素子への電圧の印加状態を変更して、常に一定の印刷品質を実現するものである。また、階調制御は、発熱素子への電圧印加の時間を変更して発熱素子の温度を調整して、複数階調の印刷を実現するものである。

ここで、階調制御を行うサーマルプリンタでは次のようなサーマルヘッドの発熱制御が行われる。例えば、８階調、階調０（白），階調１，階調２，階調３，階調４，階調５，階調６，階調７（黒）の印刷を行う場合に次のような制御を行う。

この例では、サーマルプリンタは、印字周期を４００μｓとして、そのうちの前半分の２００μｓでサーマルヘッドを印加加熱する。そして、各階調を印刷するためサーマルヘッドの加熱時間を、階調０（白）のとき０μｓ、階調１のとき８０μｓ、階調２のとき１１０μｓ、階調３のとき１３０μｓ、階調４のとき１５０μｓ、階調５のとき１６５μｓ、階調６のとき１８０μｓ、階調７とき２００μｓと変更する。

このようにサーマルヘッドを加熱制御することにより、サーマルプリンタで８段階の階調印刷を行うことができる。

特開平８−２５８３１３号公報 特開２０００−１５８６９２号公報 特開２００２−０５９５８２号公報

ところで、近年、印刷密度を調整して印刷を行うことが一般的に行われるようになってきており、このような印刷密度を調整したプリンタにおいても低騒音のものが要望されている。

そこで、本発明は上記課題を解決して、騒音の発生を抑制しつつ印刷密度を調整することができるサーマルプリンタを提供することを目的とする。

本発明において上記の課題を解決するための手段は、複数の発熱素子が列状に配置されたサーマルヘッドを備え、前記サーマルヘッドの発熱素子が、１ラインの印刷期間（Ｔ）内でＮ段階の異なる階調加熱時間（ｔ１〜ｔＮ）のうちの所定の階調加熱時間だけ加熱され印刷データにより指定された印刷密度の印刷を行うサーマルプリンタにおいて、
前記１ラインの印刷期間（Ｔ）を所定の分割数（Ｍ：正の整数）で除した分割周期（Ｔ／Ｍ）を、前記１ラインの印刷期間（Ｔ）間内で前記分割数（Ｍ）回繰り返し発生する手段と、前記分割周期（Ｔ／Ｍ）より短い複数種の異なる単位加熱時間であって、前記各階調加熱時間が前記単位加熱時間の和となるよう設定された単位加熱時間を保持し、前記１ライン各分割周期に所定の単位加熱時間を割り振る手段と、印刷データの印刷密度に従って、前記各分割周期に割り振られた単位加熱時間において前記各発熱素子を発熱させる手段と、を備えることを特徴とするサーマルプリンタである。

また、本発明において上記の課題を解決するための手段は、複数の発熱素子が列状に配置されたサーマルヘッドを備え、１ラインの印刷期間（Ｔ）内で前記サーマルヘッドの発熱素子がＮ段階の異なる階調加熱時間（ｔ１〜ｔＮ）のうちの所定の階調加熱時間だけ加熱され印刷データにより指定された印刷密度の印刷を行うサーマルプリンタの制御方法において、
１ラインの印刷期間（Ｔ）を初期値である所定の数（Ｌ：正の整数）で除した周期（Ｔ／Ｌ）を算出し、前記各階調加熱時間が前記単位加熱時間の和となるよう設定された複数種の異なる単位加熱時間と比較し、前記周期（Ｔ／Ｌ））が前記単位加熱時間のうちの前記分割周期を超える最短の単位加熱時間より短いとき、前記印刷期間（Ｔ）を除する新たな数（Ｋ：正の整数）を前記数（Ｌ）より多い値として設定し、印刷期間（Ｔ）を前記新たな値（Ｋ）で除して周期（Ｔ／Ｋ）を算出し、前記単位加熱時間のうち新たな分割周期より長い単位加熱時間を新たな分割周期（Ｔ／Ｋ）より短い長さになるよう分割して、新たな単位加熱時間を生成し、前記各分割周期に所定の単位加熱時間を割り振ることを特徴とするサーマルプリンタの制御方法である。

本発明によれば、１ラインの印刷期間は分割され、１ライン毎に複数の単位加熱時間においてサーマルヘッドが印加されるため、サーマルヘッドへの印加周波数は、高周波数のものとなる。このため、発生する異音も高周波数になって聞こえにくいものとなる。また、１ライン中の複数の分割周期の全体において印刷密度制御が行えるので、騒音の発生を抑制しつつ印刷密度を調整することができる。

以下本発明の実施の形態に係るサーマルプリンタについて図１ないし図８に基づいて説明する。本実施の形態は、８階調の階調印刷制御を行うラベルプリンタへの適用例である。

図１は、ラベルプリンタ１を概略的に示す側面図である。ハウジング４の外部に連続紙２を保持する用紙保持部３が設けられている。本実施の形態のラベルプリンタ１は、この用紙保持部３に保持された連続紙２をハウジング４の内部に引き込み、引き込んだ連続紙２に対してハウジング４の内部に収納された印刷機構５によって所定事項を印刷する。本実施の形態では、連続紙２としては、ロール状に巻回されたロール紙形態のラベル用紙又はタグ用紙が用いられる。

ハウジング４の内部には、給紙口６から排紙口７に連なる通紙経路８が形成されており、用紙保持部３において回転自在な一対の用紙保持ローラ９に転動自在に保持された連続紙２は給紙口６から通紙経路８に引き込まれ、排紙口７から排紙されるように案内されている。

こうして連続紙２を案内する通紙経路８には、印刷機構５が設けられている。印刷機構５は、ステッピングモータ１０（図２参照）によって回転駆動される回転自在なプラテンローラ１１と、このプラテンローラ１１に通紙経路８を介して当接するサーマルヘッド１２とを主体に形成されている。サーマルヘッド１２は、プラテンローラ１１と平行に配置された支軸１３に回動自在に支持されたヘッド保持板１４に保持されており、このヘッド保持板１４は、図示しないスプリングによってサーマルヘッド１２がプラテンローラ１１に押し付けられる方向に付勢されている。

ここで、印刷機構５による印刷済み連続紙２の発行形態として、本実施の形態のラベルプリンタ１では、通紙経路８において印刷機構５のすぐ下流位置に配置されたラベル剥離板１５を用いて台紙からラベルを剥離して発行する剥離発行、連続紙２をそのままの形態で発行する連続発行、及び、カッタユニット１６を用いて１ラベル毎に台紙をカットしてラベルを発行するか、あるいは、連続紙を所定の単位でカットして発行するカット発行という３種類の発行形態の選択が可能である。ここでは、そのための構造や制御の説明は省略する。

図２は、ラベルプリンタ１の各部の電気的接続を示すブロック図である。プラテンローラ１１を回転駆動するためのステッピングモータ１０やサーマルヘッド１２等の各部は、ＣＰＵ１７等によって構成されたマイクロコンピュータ１８によって駆動制御される。つまり、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するＣＰＵ１７が設けられ、このＣＰＵ１７には固定データを固定的に格納するＲＯＭ１９と可変データを書換え自在に格納するＲＡＭ２０とがシステムバス２１を介して接続されている。ＲＯＭ１９には制御プログラムが格納され、マイクロコンピュータ１８は、ＲＯＭ１９に格納された制御プログラムに従い、ＲＡＭ２０をワークエリアとして利用しつつ各種の処理を実行する。

本実施の形態では、印刷機構５における印刷動作のためにマイクロコンピュータ１８に駆動制御される各部として、プラテンローラ１１を回転駆動するためのステッピングモータ１０を駆動制御するためのモータドライバ２２と、サーマルヘッド１２の制御を行うヘッド制御部であるヘッドコントローラ４０とが設けられている。これらのモータドライバ２２及びヘッドコントローラ４０は、システムバス２１を介してＣＰＵ１７に接続されている。

また、本実施の形態のラベルプリンタ１は、ライン型の印刷方式を採用することから、サーマルヘッド１２がライン状に備える多数個の発熱素子２４（図３参照）によって主走査方向の印刷を行い、連続紙２の搬送によって生ずるサーマルヘッド１２に対する連続紙２の移動によって副走査方向の印刷を行う。そこで、副走査方向の印刷のために、連続紙２の搬送タイミング等の検出が必要となり、本実施の形態では、このような検出のために透過型センサ２５と反射型センサ２６との２種類のセンサを含むセンサ部２７が通紙経路８中に配置されている。これらの透過型センサ２５と反射型センサ２６とは、Ｉ／Ｏポート２８を介してシステムバス２１に接続されている。ここで、透過型センサ２５は、連続紙２として用いられたラベル用紙におけるラベル間の台紙部分を検出するセンサであり、反射型センサ２６は、タグ用紙に印刷された位置検出用のマークを検出するセンサである。

さらに、本実施の形態のラベルプリンタ１では、外部機器から転送された印刷データをインターフェース２９から取り込み、このインターフェース２９を介して取り込んだ印刷データを印刷データに変換して画像メモリ３０に展開する。なお、ＣＰＵ１７は、受信した印刷データを変換した印刷データから１ライン毎の素データを出力する。そこで、それらのインターフェース２９及び画像メモリ３０も、システムバス２１を介してＣＰＵ１７に接続されている。

加えて、サーマルヘッド１２のヘッド基板（図示せず）にはサーミスタ及びＡＤコンバータ（いずれも図示せず）が取り付けられており、このサーミスタによる検出信号（ヘッド温度情報）はＡＤコンバータによりデジタル値に変換されてＣＰＵ１７に取り込まれるように接続されている。

次に、サーマルヘッド１２について詳述する。

図３は、サーマルヘッドの構成を示すブロック図である。このサーマルヘッド１２では、図示しない電源回路からの２４Ｖを多数個、例えば４３２個の発熱素子２４（２４−１〜２４−ｎ）に選択的に印加することができるように構成されている。電圧を発熱素子２４に選択的に印加するためのスイッチ回路３３として、各発熱素子２４に対応させて、スイッチングトランジスタとして作用する複数個のトランジスタ３１（３１−１〜３１−ｎ）を備える。そして、各トランジスタ３１のオン・オフを制御するためのベースには、それぞれＡＮＤゲート３２（３２−１〜３２−ｎ）が接続され、これらのＡＮＤゲート３２からの出力信号が入力されるようになっている。

また、サーマルヘッド１２には、入力されるクロック信号ＣＬＫを基準クロックとして動作するＤタイプのフリップフロップ回路（ＦＦ回路）からなる３台のシフトレジスタ３４−１，３４−２，３４−３が設けられている。このシフトレジスタ３４−１，３４−２，３４−３は１４４ビットのものとして構成され、上記４３２個の発熱素子を３つに分けて割り振られている。このシフトレジスタ３４−１，３４−２，３４−３には並列的に印刷データが入力されるため、印刷データの入力が高速になる。

このシフトレジスタ３４−１，３４−２，３４−３にはヘッドコントローラ４０で履歴処理がされた印刷データがサーマルヘッド１２の１ライン分ずつシリアル入力されるように構成されている。そして、そのシフトレジスタ３４にシリアル入力された１ラインを構成する印刷データはラッチ回路３５にパラレル出力されるように構成されている。各ラッチ回路３５は、データラッチ信号ＬＡＴＣＨの入力によってパラレル印刷データをＡＮＤゲート３２の一方の入力端子に入力するように構成されている。

一方、ストローブ信号ＳＴＢは、ヘッドコントローラ４０によって生成されてＣＰＵ１７からＡＮＤゲート３２のもう一方の入力端子に入力される。これにより、ＡＮＤゲート３２から出力信号が発生してトランジスタ３１のベースに出力される。こうして、対応する発熱素子２４に電圧が印加され、発熱素子２４が発熱駆動される。

次に本例に係るラベルプリンタ１のヘッドコントローラ４０について説明する。

図４はヘッドコントローラの構成を示すブロック図である。本例に係るヘッドコントローラ４０には、分割数（正の整数）を設定しておく分割数レジスタ４１と、分割数レジスタ４１が格納した数で１ラインを印刷するのに必要な印刷期間（Ｔ）（４００μｓ）を分割して分割周期毎に分割指定信号を発生する印刷期間タイマ４２とを備える。

この例では、分割数レジスタ４１に設定される分割数として「８」を選択している。

また、ヘッドコントローラ４０は階調データ生成回路４３を備える。この階調データ生成回路４３は、前記分割指定信号、ＣＰＵ１７からの１ライン毎の画像信号から、階調データ即ち１画素毎における分割周期毎の印刷データを作成する。

階調データ生成回路４３は前記分割周期信号を受け、前記階調データ生成回路４３からの印刷パルスを指定する密度データを１ラインの各ランクに格納するラインメモリ４４と、ラインメモリ４４の制御を行うラインメモリコントローラ４５と、前記分割周期信号と前記ラインメモリ４４からの印刷データを受けて、前記サーマルヘッド１２にシリアル印刷データＤ１、クロック信号ＣＬＫ、データラッチ信号ＬＡＴＣＨ、及び許可信号であるストローブ信号ＳＴＢを出力するタイミングコントローラ４６を備えている。タイミングコントローラ４６には、階調時間レジスタ４６ａを備えるものとしている。この階調レジスタ４６ａには、ＣＰＵ１７から、単位加熱時間を指定するランク１−１〜ランク７（後述する）の通電時間（４０μｓ、３０μｓ、２５μｓ、１５μｓ）が格納されている。この階調レジスタ４６ａの各通電時間は変更することができ、各種条件により最適な値を選択することができる。

以下、本例に係るラベルプリンタ１の階調制御について説明する。

ラベルプリンタ１は８階調、即ち密度０（白）から密度７（黒）の階調制御を実現する。このため、１ラインの印刷期間Ｔ中のサーマルヘッドの総加熱時間である階調加熱時間（ｔ１〜ｔ８）を以下の通りとしている。即ち、密度０（白）のときｔ１＝０μｓ、密度１のときｔ２＝８０μｓ、密度２のときｔ３＝１１０μｓ、密度３のときｔ４＝１３０μｓ、密度４のときｔ５＝１５０μｓ、密度５のときｔ６＝１６５μｓ、密度６のときｔ７＝１８０μｓ、密度７ときｔ８＝２００μｓとする。この値は、従来例で示したサーマルプリンタと同一である。そして、これらの各階調加熱時間をランク１−１，１−２：４０μｓ、ランク２：３０μｓ、ランク３，４，５：２０μｓ、及び、ランク６，７：１５μの単位加熱時間の累積値として実現している。

そして、本実施例では、印刷期間タイマ４２により印刷期間Ｔを８分割し、印刷期間Ｔを８つの分割周期（５０μｓ：τ１〜τ８）に分割している。これにより、各分割周期に起因して発生する異音の周波数は１／５０μｓ＝２００００Ｈｚと高周波帯域となり、人の可聴領域での感音レベルが低下する。

そして、８つの分割周期（τ１〜τ８）に８つのランク（ランク１−１，ランク１−２，〜，ランク７）をそれぞれ割り振り、各ランクにおいて設定された時間だけ印字ヘッドを印加して加熱する。

従って、密度１は、ランク１−１＋ランク１−２、密度２はランク１−１＋ランク１−２＋ランク２、密度３はランク１−１＋ランク１−２＋ランク２＋ランク３、密度４は（ランク１−１＋ランク１−２＋ランク２＋ランク３＋ランク４、密度５はランク１−１＋ランク１−２＋ランク２＋ランク３＋ランク４＋ランク５、密度６はランク１−１＋ランク１−２＋ランク２＋ランク３＋ランク４＋ランク５＋ランク６、密度７はランク１−１＋ランク１−２＋ランク２＋ランク３＋ランク４＋ランク５＋ランク６＋ランク７で実現される。

このようなランクの割り振りは、ＣＰＵ１７の制御のもと、階調データ生成回路４３で行われる。

図５は本例に係るラベルプリンタの階調制御の概要を示す図である。本図では、発熱素子にパルスを印加する場合「●」を表示している。

即ち、上述したように、分割数を「８」として、密度１（８０μｓ）で印刷を行う。ランク１−１及びランク１−２、密度２（１１０μｓ）で印刷を行うときには、ランク１−１、ランク１−２及びランク２においてサーマルヘッドに印加を行う。同様に、密度３（１３０μｓ）のときは、ランク１−１、ランク１−２、ランク２及びランク３で印加し、密度４（１５０μｓ）のときは、ランク１−１、ランク１−２、ランク２、ランク３、ランク４で印加し、密度５（１６５μｓ）のときは、ランク１−１、ランク１−２、ランク２、ランク３、ランク４、ランク５で印加し、密度６（１８０μｓ）のときは、ランク１−１、ランク１−２、ランク２、ランク３、ランク４、ランク５、ランク６で印加し、密度７（２００μｓ）のときは、ランク１−１、ランク１−２、ランク２、ランク３、ランク４、ランク５、ランク６及びランク７で印加する。

このように、本例に係るラベルプリンタ１では、予め印刷の階調と、各ランクの印加時間が判明しているため、分割数レジスタ４１には予め「８」を設定しておき、階調データ生成回路４３では、ランク１−１、ランク１−２を含めた各ランクに基づいて階調データを生成するものとしている。

ここで、階調データ生成回路に設定する分割周期の決定方法について説明する。図６は分割周期を算出する方法を示すフローチャートである。

レジスタ４１の値は、１ラインの印刷期間Ｔ、階調Ｎ及び設定された単位加熱時間の長さを考慮して設定される。以下、分割周期と、単位加熱時間の長さの決定方法について説明する。

即ち、第１回（ｍ＝１）の計算として、Ｔを初期値である所定数（Ｌ）で除する。この所定数（Ｌ）は階調数（Ｎ）のうち実際に電圧が印加される階調の数（Ｎ−１）であり、この値をｍとする（本例ではＬ＝７）（ステップＳ１）。

このとき値τをすべての単位加熱時間と比較する（ステップＳ２）。そして、各ランクの単位加熱時間が分割周期（Ｔ／Ｌ）以下であればこのときの（Ｔ／Ｌ）を分割周期とする。

分割周期を超える最短の単位加熱時間の長さが分割周期を超えるときには、ｍに１を加え（ステップＳ３）、分割周期より大きな単位加熱時間をｍ分割する（Ｓ４）。このときのｍは２以上となる。そして、印刷期間Ｔを「Ｌ＋（ｍ−１）」で除して、新たな分割周期を求め（ステップＳ５）、求めた単位加熱時間を新たな分割周期と比較し（ステップＳ５）、単位加熱時間が分割周期より小さくなるまでこの処理を行う。

ここで、印刷期間Ｔを４００μｓ、階調Ｎを「８」即ち実際に電圧が印加される階調の数Ｌを「７」をとし、単位加熱時間を８０，４０，２０、１５（μｓ）とする。

本例を適用すると、ステップＳ１では分割周期４００／７≒５７μｓが求められ、ステップＳ２で単位加熱時間より長いと判断される。そこで、ステップＳ３でｍとして２を得て分割周期以上の単位加熱時間８０μｓを２で除し４０μｓを得る。そして、ステップＳ５で新たな除数として（７＋２−１）＝８を得て、４００μｓを８分割して、新たな分割周期として５０μｓを得る。

この新たな値である単位加熱時間４０μｓ及び分割周期５０μｓをステップＳ２で判定すると、は単位加熱時間は分割周期より短くなるので、分割周期として５０μｓを得ることができる。

そして、８０μｓであったランク１は２分割され、４０μｓのランク１−１，ランク１−２とされる。

次に階調データ生成回路の動作について説明する。

図７は階調データ生成回路の密度印刷データ作成の状態を示す説明図である。

階調データ生成回路４３は、ＣＰＵ１７から入力される素印刷データについて上述した階調印刷制御を行い、加熱素子２４−１〜２４−ｎ毎の各ランクにおける加熱信号をランク１−１，ランク１−２〜ランク７まで順次出力する。即ち、素印刷データが１ラインについて印刷するデータである場合でも、図７に示すように、各ドットの階調に従って密度が指定され、各ランクにおける加熱「●」又は非加熱が指定され順次出力されるようになっている。

また、この状態を１ラインの印刷期間Ｔ（４００μｓ）の時間経過に従ってみると以下のようになっている。

図８はラベルプリンタの駆動状態を示すタイミングチャートである。

本例のラベルプリンタ１では、図８に示すように、４００μｓの印刷期間Ｔを８つの分割周期（５０μｓ）に分け、各分割周期に各ランクを割り振られている。

このため、印刷期間Ｔ中に８個の分割周期（τ１，ｔ２,…、τ８）が、連続し、この分割周期（τ１，ｔ２,…、τ８）にそれぞれランク１−１、ランク１−２、ランク２、ランク３、ランク４、ランク５、ランク６及びランク７が配置されることとなる。

次に、ヘッドコントローラ４０の制御下におけるサーマルヘッド１２の動作について説明する。

タイミングコントローラ４６はＣＰＵ１７からの指令により、分割周期においてドット毎に加熱時間を指定する。即ち、ＣＰＵ１７は階調データ生成回路４３に印字履歴に基づいて設定した濃度を指定し、階調データ生成回路４３はこの指定に基づいて素画像データを加工し、順次ランク１―１、ランク１−２、ランク２、ランク３、ランク４、ランク５、ランク６、ランク７において加熱を行うかどうかを指定する画像データをラインメモリ４４に出力する。

タイミングコントローラ４６は、階調レジスタ４６ａの設定に基づいてストローブ信号を発生し、ストローブ信号に従ってラインメモリ４４の画像データをサーマルヘッド１２に出力する。このように、タイミングコントローラ４６からは、各ランクにおけるシリアル印刷データＤ１、クロック信号ＣＬＫ、データラッチ信号ＬＡＴＣＨ、及びストローブ信号ＳＴＢが発生される。

サーマルヘッド１２では、１ラインのすべてのランク毎にシリアル画像データＤＩ１，ＤＩ２，ＤＩ３をクロック信号ＣＬＫに従ってシフトレジスタ３４−１，３４−２，３４−３に格納していく。このシリアル画像データＤＩ１，ＤＩ２，ＤＩ３は、図７に示した１ドット中の各ランクにおいて指定される信号であり、本例では１つの分割周期において８つのランク毎に発生される。８つの分割周期で１ラインの印刷期間（４００μｓ）が形成される。即ち、１ラインの印刷期間中には８つの分割周期があり、１つの分割周期には８つのランクのそれぞれの画像データが入力される。そして、１ラインは８つの分割領域から構成されているから、ステッピングモータ１０は１ライン毎に印刷用紙を送るようＣＰＵ１７に制御される。即ち、印刷用紙の１ラインでは同じ個所を、８回の分割領域として印刷を行うこととなる。

ラッチ回路３５はラッチ信号ＬＴＣＨを受ける度にＡＮＤゲート３２−１〜３２−２に画像信号を出力し、ＡＮＤゲート３２−１〜３２−ｎはこの画像信号とストローブ信号ＳＴＢを基づいてトランジスタ３１をオンにして対応する発熱素子２４−１〜２４−ｎに電圧が印加され、発熱駆動される。

そして、図７及び図８に示すように、１ラインの印刷期間（４００μｓ）中には、８つの分割周期が設定され、各分割周期にはそれぞれランク１−１〜ランク７が割り振られる。

例えば、ラインが濃度４で印刷されるときには、図７のドットＮｏ．２に示すように、各分割周期中のランク１−１，ランク１−２，ランク３，ランク４の範囲で加熱が行われることとなる。

また、ラインが濃度１で印刷されるときには、各分割周期中のランク１−１及びランク１−２で加熱が行われることとなる。

従って、本例に係るラベルプリンタ１によれば、１ラインの印刷期間を８つに分割して各分割領域において階調印刷制御を行うようにしたので、サーマルヘッドの加熱によって発生する異音が高周波数になって聞こえにくいものとなる。そして、１ラインを構成する複数の分割周期内において印刷密度制御を行うものとしているので印刷品質を良好なものとすることができる。

なお、上記例では印刷密度の制御をサーマルヘッドの階調履歴に対応して行うようにしているが、印刷密度の制御を各印刷ドットの熱履歴制御に用いることができる。この場合には、過去の発熱履歴に対応してランクを設定して所定数のランクにおいて加熱ヘッドに通電するようにすればよい。

また、上記の例においては、分割数レジスタ４１に設定される数「８」、及び、ランク１をランク１−１とランク１−２に分割することは予め定めておきラベルプリンタ１に設定しておいたが、必要とされる階調数、必要とされる加熱の条件により、印刷の都度設定することができる。

このようにする場合には、ＣＰＵ１７は前記図６に示したフローチャートに従って判断を行い、分割数レジスタ４１、階調時間レジスタ４６ａ、階調データ生成回路４３の設定を変更するものとする。

本発明の実施の形態に係るラベルプリンタの構成を示す側面図である。 ラベルプリンタの電気的接続を示すブロック図である。 ラベルプリンタのサーマルヘッドの構成を示すブロック図である。 ヘッドコントローラの構成を示すブロック図である。 本例に係るラベルプリンタの階調制御の概要を示す説明図である。 分割周期を算出する方法を示すフローチャートである。 階調データ生成回路の密度印刷データ作成の状態を示す説明図である。 ラベルプリンタの駆動状態を示すタイミングチャートである。 従来のサーマルヘッド装置の構成を示すブロック図である。 従来のサーマルヘッド装置の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…ラベルプリンタ，１２…サーマルヘッド，４１…分割数レジスタ，４２…印刷期間タイマ，４３…階調データ生成回路，４５…ラインメモリコントローラ，４６…タイミングコントローラ

Claims (4)

1. 複数の発熱素子が列状に配置されたサーマルヘッドを備え、前記サーマルヘッドの発熱素子が、１ラインの印刷期間（Ｔ）内でＮ段階の異なる階調加熱時間（ｔ１〜ｔＮ）のうちの所定の階調加熱時間だけ加熱され印刷データにより指定された印刷密度の印刷を行うサーマルプリンタにおいて、
   前記１ラインの印刷期間（Ｔ）を所定の分割数（Ｍ：正の整数）で除した分割周期（Ｔ／Ｍ）を、前記１ラインの印刷期間（Ｔ）間内で前記分割数（Ｍ）回繰り返し発生する手段と、
   前記分割周期（Ｔ／Ｍ）より短い複数種の異なる単位加熱時間であって、前記各階調加熱時間が前記単位加熱時間の和となるよう設定された単位加熱時間を保持し、前記１ライン各分割周期に所定の単位加熱時間を割り振る手段と、
   印刷データの印刷密度に従って、前記各分割周期に割り振られた単位加熱時間において前記各発熱素子を発熱させる手段と、
   を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
2. 前記分割数（Ｍ）は、前記印刷密度の段階数（Ｎ）及び前記単位加熱時間の内の前記分割周期を超える最短の単位加熱時間に基づいて設定されることを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタ。
3. 複数の発熱素子が列状に配置されたサーマルヘッドを備え、１ラインの印刷期間（Ｔ）内で前記サーマルヘッドの発熱素子がＮ段階の異なる階調加熱時間（ｔ１〜ｔＮ）のうちの所定の階調加熱時間だけ加熱され印刷データにより指定された印刷密度の印刷を行うサーマルプリンタの制御方法において、
   １ラインの印刷期間（Ｔ）を初期値である所定の数（Ｌ：正の整数）で除した周期（Ｔ／Ｌ）を算出し、
   前記各階調加熱時間が前記単位加熱時間の和となるよう設定された複数種の異なる単位加熱時間と比較し、
   前記周期（Ｔ／Ｌ））が前記単位加熱時間のうちの前記分割周期を超える最短の単位加熱時間より短いとき、前記印刷期間（Ｔ）を除する新たな数（Ｋ：正の整数）を前記数（Ｌ）より多い値として設定し、
   印刷期間（Ｔ）を前記新たな値（Ｋ）で除して周期（Ｔ／Ｋ）を算出し、
   前記単位加熱時間のうち新たな分割周期より長い単位加熱時間を新たな分割周期（Ｔ／Ｋ）より短い長さになるよう分割して、新たな単位加熱時間を生成し、
   前記各分割周期に所定の単位加熱時間を割り振ることを特徴とするサーマルプリンタの制御方法。
4. 前記初期値である所定の数（Ｌ）は、前記印刷密度の段階数（Ｎ）のうちサーマルヘッドに電圧が印加される段階の数であることを特徴とする請求項３記載のサーマルプリンタの制御方法。

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