JPH01110166A - 濃度階調制御型サーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、単位通電時間の整数倍の通電時間だけ各発熱
抵抗素子を通電させることによって各画素の濃度階調を
制御するようにしたサーマルプリンタに関し、特に発熱
抵抗素子を駆動する電源回路の負担軽減ないし簡易化と
記録品質の安定化を図るようにしたものである。

（従来の技術） この種のサーマルプリンタでは、サーマルヘッドの各発
熱抵抗素子の通電時間を制御することによりその発熱エ
ネルギに階調をもたせ、インクの転写量ひいては画像の
濃度に階調を与えるようにしている。

第３図は濃度階調方式で用いられる通電時間・濃度特性
曲線を示す。発熱抵抗素子を単位通電時間ΔＴに相当す
る通電時間ＴＩだけ通電させると階調レベルｄｉの濃度
が得られ、単位通電時間△Ｔの２倍に相当する通電時間
Ｔ２だけ通電させると階調レベルｄ２の濃度が得られる
ようになっている。この例では、単位通電時間△Ｔの６
４倍に相当する通電時間ＴＢ４だけ通電させると、飽和
濃度付近の最大階調し・ベルｄＢ４が得られるようにな
っている。

第４図は、従来の濃度階調制御型サーマルプリンタの主
要な構成を概略的に示す。サーマルプリントヘッド１０
０には、複数個（例えば、５１２個）の発熱抵抗素子Ｒ
１−Ｒ５１２を一列に配列してなる発熱抵抗体１０２と
、それら発熱抵抗素子と同数（５１２）のビット容量を
もつシフトレジスタ１０４およびラッチ回路１０８とが
設けられている。階調データ供給部１０８は、５１２ビ
ツトのシリアルな階調データ［ＣＫ　ＰＩＪ−ＣＫ　Ｐ
５１２ｊ］を一定周期で、複数回数、例えば６４回（Ｋ
＝１〜６４）連続的にシフトレジスタ１０４に与える。

ここで、第ｎ番目のビットＣＫＰｎＪは第ｎ番目の発熱
抵抗素子Ｒｎに対してそれを単位通電時間△Ｔだけ通電
させるべきか否かの情報をもつ。すなわち、“１”であ
れば通電を指示し　ｕＱ”であれば非通電を指示する。

しかして、各回の階調データがクロック信号ＣＫに同期
してシフトレジスタ１０４にロードされると、次にラッ
チ信号ＬＡのタイミングで各ピッ）　ＣＫ　Ｐｌｊ−Ｃ
Ｋ　Ｐ５１２Ｊがラッチ回路１０６を介し電気パルスと
して発熱抵抗体１０２に送られ、発熱抵抗素子Ｒ１−Ｒ
５１２はそれぞれ対応するビットの情報内容にしたがっ
て選択的に単位通電時間△Ｔだけ通電して発熱する。

このような動作が１つの印画ラインについてストローブ
信号ＳＴが発生している期間（通電モード）中に６４回
（Ｋ＝１〜６４）の階調データに応じて繰り返し行われ
ることにより、最大で単位通電時間△Ｔの６４倍に相当
する通電時間Ｔｆｉ４の通電がなされ、１つの印画ライ
ン上の各画素に対して６４段階中のいずれかの濃度階調
レベルが与えられる。

すなわち、各階調ビットＣＫＰｎｊが“１“の情報内容
を何回の階調データまで続けるかによって対応発熱抵抗
素子Ｒｎの通電回数が決まり、それによって対応画素の
濃度の階調レベルが決まる。

例えば、階調ピッ）ＣＫＰＩｊが第１０回の階調データ
まで“１”を続けたとすると、この場合、ＣＩ　Ｐｌｊ
−ＣＩＯＰｌｊがそれぞれ“１”でＣＩＩＰ　ｌｊ〜Ｃ
８４Ｐ　ＩＪがそれぞれ“Ｏ”となり、発熱抵抗素子Ｒ
１は単位通電時間△Ｔの１０倍に相当する通電時間ＴＩ
Ｏだけ通電し、対応画素の濃度階調レベルはｄｌｏとな
る。また、階調ビットＣＫＰ１ｊが第７回の階調データ
まで“１”を続けたとすると、ＣＩ　Ｐ２ｊ−Ｃ７Ｐ２
ｊがそれぞれ“１”でＣ３Ｐ２ｊ〜ＣＥｉ４Ｐ　２ｊが
それぞれ“０”となり、発熱抵抗素子Ｒ２は単位通電時
間△Ｔの７倍に相当する通電時間Ｔ７だけ通電し、対応
画素の濃度階調レベルはｄ７となる（第３図を参照）。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、従来は、通電モードが開始されると、記
録を行うべき画素に対応した発熱抵抗素子は一斉に通電
し始め、その時から各発熱抵抗素子の通電が終わるまで
の時間長に応じた濃度階調が各画素に与えられた。

しかしながら、そのように通電モードの開始直後に発熱
抵抗素子が一斉に通電し始めるために、全体の通電電流
が急激に増大し、それによって発熱抵抗素子の印加（駆
動）電圧が急激にドロップする。

第５図にこの様子を示す。ストローブ信号ＳＴ（第５図
Ａ）が“０”になっている期間ＴＥ　　（通電モード）
中に、発熱抵抗素子Ｒ１−Ｒ５１２はそれぞれ記録すべ
き画素の濃度階調に対応した時間だけ通電する。例えば
、印画ラインＬＮでは、発熱抵抗素子Ｒ１（第５図Ｂ）
が最大の時間ＴＥｉ４まで通電して最大の濃度階調ｄｌ
ｌｉ４をもつ画素を記録し、また発熱抵抗素子Ｒ２（第
５図Ｃ）は時間Ｔ３４だけ通電してほぼ中間の濃度階調
ｄ３４をもつ画素を記録する。なお、ストローブ信号Ｓ
Ｔが“１”になっている期間ＴＣは冷却モードであり、
最大可能通電時間（Ｔ　Ｇ４）の通電によって加熱され
た発熱抵抗素子の冷却に最小限必要な長さの時間に選ば
れている。

さて、各印画ラインＬＮ、ＬＮ＋１の印画において通電
モードＴＥの開始時刻ｔＮ、ｔＮ＋１の直後に、画素を
記録しない発熱抵抗素子を除く全ての発熱抵抗素子Ｒ１
，Ｒ２，・・・・Ｒ５１２が一斉に通電することにより
、発熱抵抗素子全体に供給される電流（全通電電流と称
する）■は急激に増大する（第５図Ｅ）。そうすると、
電源回路と発熱抵抗素子とを接続するケーブルやプリン
ト配線等の導体での電圧降下が急激に上昇して、発熱抵
抗素子に実際に印加される駆動電圧Ｖが大きくドロップ
する（第５図Ｆ）。もっとも、このドロップＤＲの後に
駆動電圧Ｖは基準値ＶＦに立ち直るが、これは電圧補償
の働きによる。すなわち、駆動電圧Ｖを検出しそれを電
源回路に帰還して一定の電圧に維持させるような電圧補
償回路が使われている。

しかし、電圧補償回路の応答が遅いと、駆動電圧Ｖの立
ち直りに時間がかかり、記録品質を保証するためには発
熱抵抗素子の通電時間をその分延長させるような設計を
しなくてはならず、これは難しい調整であるばかりか、
プリントの所要時間を長くしてしまう点で好ましくない
。

また、高速応答形の電圧補償回路を使用するとなると、
装置価格が相当高価になるし、それでも根本的な解決に
はなるわけではない。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、発熱
抵抗素子の駆動電圧の急激なドロップを生じさせないよ
うにして電源回路の負担軽減ないし簡易化と記録品質の
安定化を可能とする濃度階調制御型のサーマルプリンタ
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） 上記目的を達成するために本発明は、１つの印画ライン
上の複数の画素に複数の発熱抵抗素子を１対１で対応さ
せ、各印画ラインについて各発熱抵抗素子を単位通電時
間の整数倍の時間だけ通電させることによって各画素に
濃度階調を与えるようにした濃度階調制御型のサーマル
プリンタにおいて、各印画ライン内で通電時間の長い順
に発熱抵抗素子の通電を開始させ各発熱抵抗素子の通電
を同時に終了させる手段を具備する構成とした。

（作用） 各印画ラインの印画において、通電時間の長い順に発熱
抵抗素子の通電が始まることにより、発熱抵抗素子全体
に供給される電流は通電を開始する発熱抵抗素子の増加
に応じて増大し、通電モードの終了時（全ての発熱抵抗
素子の通電が同時終了）に急激に零となる。

これによって、発熱抵抗素子に印加される駆動電圧は、
電圧補償回路の働きで電流の増大変化に対してほぼ一定
値に維持され、電流が急激に立ち下がった時だけ瞬間的
に上昇する。しかし、このような電圧上昇は通電モード
が終了した時点で生じるので、印画品質に何ら影響を与
えるものではない。

このように、本発明によれば、通電モード中に駆動電圧
の急激なドロップは生じないので、特に高速応答形の電
圧補償回路を使用する必要はなく応答速度の遅い安価な
電圧補償回路でも安定した記録品質を得ることができる
。

（実施例） 以下、第１図および第２図を参照して本発明の一実施例
を説明する。

第１図は、この実施例による濃度階調制御型サーマルプ
リンタの主要な回路構成を示す。

サーマルヘッド１０内のシフトレジスタ１２゜ラッチ回
路１４９発熱抵抗体１６は、第４図のシフトレジスタ１
０４．ラッチ回路１０６９発熱抵抗体１０２とそれぞれ
同じ構成のものでよい。

フレームメモリ２０にはディジタル映像信号ＤＶが画素
データとして入力される。フレームメモリ２０の各行は
テレビ画像の水平走査線に対応し画素データはラスク走
査に対応した順序で書き込まれる。次に、フレームメモ
リ２０の第１列から始まって１列（ｊ）毎に１ライン分
の画素データａｌｊ、ａ２Ｌ・・・・・・・・ａ　５１
２ｊが読み出されてカラー・プロセス回路２２に入力さ
れ、そこでそれらの画素データは逆ガンマ補正などの画
像処理を受けてからそれぞれ８ビツトの濃度データｂｌ
ｊ、　ｂ２ｊ、・・・・・・・・ｂ　５１２ｊに変換さ
れる。これら濃度データｂｌｊの各々は、例えば（０）
（最小濃度）〜＜８４＞（最大濃度）の範囲内で対応画
素の濃度に応じた値（階調レベル）をもつ。

カラー・プロセス回路２２より生成された１印画ライン
分の濃度データｂｌｊ、　　ｂ２ｊ、・・・・・・・・
ｂ　５１２ｊは、いったんラインバッファ２４に取り込
まれてからラッチ回路２６を介してデータ比較回路２８
の一方の入力端子に供給され、そこで以下のような処理
によって階調データ［ＣＫ　Ｐｌｊ　ＮＣＫ　Ｐ５１２
ｊコ（Ｋ＝１〜６４）に変換される。

データ比較回路２８の他方の入力端子には、階調カウン
タ３０より一定周期で所期値（６４）から１ずつ減分す
る８ビツトの比較基準値ＤＮが与えられる。データ比較
回路２８は、この比較基準値ＤＮを各濃度データと比較
し、後者が前者に等しいかそれよりも大きいときに“１
”のビットをそうでないとき（小さいとき）は“０”の
ビットを階調ビットとして生成する。

例えば、濃度データｂｌＬ　ｂ２ｊ、ｂ３Ｌ・・・・ｂ
５１２ｊの値がそれぞれ＜６４＞、＜３４＞、＜２＞。

・・・・（５０）である場合、第１回の比較では比較基
準値ＤＮが（６４）で、このとき得られる第１回の階調
データ［ＣＩ　Ｐｌｊ、　ＣＩ　Ｐ２ｊ、　ＣＩ　Ｐ３
ｊ。

・・・・ＣＩ　Ｐ５１２ｊコは［１，０，０，・・・・
０コとなる。

第２回の比較では比較基準値ＤＮは（６３）で、このと
き得られる第２回の階調データ［Ｃ２ＰｌｊＣ２Ｐ２ｊ
、　　Ｃ２Ｐ３Ｌ　　・・・・Ｃ２Ｐ５１２ｊコ　は　
［１，ＯＯ９・・・・Ｏコとなる。そして、第１５回の
比較では比較基準値ＤＮは（５０）で、第１５回の階調
データ［Ｃ３ＰＩＬ　　Ｃ３Ｐ２ｊ、　Ｃ３Ｐ３ｊ・・
・・Ｃ３Ｐ５１２ｊコは［１，Ｏ，Ｏ・・・・１コとな
る。

このようにして、濃度階調の比較基準値ＤＮが１段階ず
つ減分する度にそれと濃度データｂｌｊ。

ｂ　２ｊ、・・・・・・・・ｂ　５１２Ｊの各々との比
較が行われ、それぞれの比較結果に応じた階調データ［
ＣＩＰＩｊＣＩ　　Ｐ２ｊ、　　ＣＩ　　Ｐ３ｊ、　　
・・・・ＣＩ　　Ｐ５１２ｊコ　、［Ｃ２ＰＩｊＣ２Ｐ
２Ｌ　Ｃ２Ｐ３ｊ、・・・・Ｃ２Ｐ５１２ｊコ・・・・
・・・・が一定周期で順次シリアルにサーマルヘッド１
０のシフトレジスタ１２に送られる。

しかして、この実施例によれば、各印画ラインについて
通電時間の長い順に発熱抵抗素子Ｒ１〜Ｒ５１２の通電
が開始され、各発熱抵抗素子の通電が同時に終了する。

第２図にこの実施例の作用を示す。この図の例では、説
明の便宜と理解の容易化のために、発熱抵抗素子Ｒ１，
Ｒ２，・・・・Ｒ５１２の通電時間を第５図のものと同
じにしている。

さて、印画ラインＬＮの印画において、通電モードＴＥ
の開始時刻ｔＮの直後には発熱抵抗素子Ｒｌ（第２図Ｂ
）だけが通電を開始し、その時から時間Ｔ１４．Ｔ３θ
経過した時点で発熱抵抗素子Ｒ５１２（第２図ＤＬＲ２
（第２図Ｃ）がそれぞれ通電を開始する。そして、通電
モードＴＥの終了する時刻ｔＱにそれら発熱抵抗素子Ｒ
１，Ｒ２，・・・・Ｒ５１２の通電が同時に終了する。

このような通電動作によって、発熱抵抗素子全体に供給
される電流、すなわち全通電電流（第２図Ｅ）Ｉは、通
電を開始する発熱抵抗素子の増加に応じて次第に増大し
、通電モードＴＥの終了時（全ての発熱抵抗素子の通電
の同時終了）に急激に零となる。

したがって、互いに並列接続された発熱抵抗素子Ｒ１〜
Ｒ５１２に印加される駆動電圧Ｖ（第２図Ｆ）は、電圧
補償回路の働きで全通電電流Ｉの増大変化に対してほぼ
一定値ＶＦに維持され、全通電電流Ｉが急激に立ち下が
った時だけ瞬間的に上昇する。しかし、このような電圧
上昇Ｒ８は冷却モードＴＣに切り替わった時点で生じる
ので、印画品質に何ら影響を与えるものではない。

このように、この実施例によれば、通電モードＴＥ中に
駆動電圧Ｖの急激なドロップが生じないので、特に高速
応答形の電圧補償回路を使用する必要はなく、応答速度
の遅い安価な電圧補償回路でも安定した記録品質を得る
ことができる。

なお、ＤＭＡコントローラ３２は、階調カウンタ３０の
カウント動作に同期してライン・バッファ２４の書込・
読出を制御する。また、ラッチ・ストローブ回路３６は
、ラッチ信号ＬＡとストローブ信号ＳＴを所定のタイミ
ングでサーマルへ、ソド１０に与える。クロック発生回
路３４は、シフトレジスタ１２に階調データ入力用のク
ロックパルスＣＫを与えるとともに、ラッチ回路２６に
ラッチ用のタイミング信号ＬＣを与える。ＣＰＵ３８は
、ＤＭＡコントローラ３２．ラッチ・ストローブ回路３
６と制御信号およびタイミング信号のやりとりを行った
り、フレームメモリ２０の書込・読出を直接制御する。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、各印画ラインについて
通電時間の長い順に発熱抵抗素子の通電を開始させ各発
熱抵抗素子の通電を同時に終了させるようにしたので、
通電を開始する発熱抵抗素子の増加に応じて通電電流を
増大させ、駆動電圧の急激なドロップを生じさせないよ
うにしたので応答速度の高い電圧補償回路を使用しなく
ても安定した印画品質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による濃度階調制御型サー
マルプリンタの主要な回路構成を示すブロック図、 第２図は、実施例の作用を説明するためのタイミング図
、 第３図は、濃度階調制御方式で用いられる通電時間・濃
度特性曲線を示す図、 第４図は、従来の濃度階調制御型サーマルプリンタの主
要な構成を示すブロック図、および第５図は、従来のサ
ーマルプリンタの作用を説明するためのタイミング図で
ある。 図面において、 １０・・・・サーマルプリンタ、 １２・・・・シフトレジスタ、 １４・・・・ラッチ回路、 １６・・・・発熱抵抗体、 Ｒ１，Ｒ２，〜Ｒ５１２・・・・発熱抵抗素子、２０・
・・・フレームメモリ、 ２２・・・・カラー・プロセス回路、 ２４・・・・ラインバッファ、 ２６・・・・ラッチ回路、 ２８・・・・データ比較回路、 ３０・・・・階調カウンタ、 ３２・・・・ＤＭＡコントローラ、 ３６・・・・ラッチ・ストローブ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １つの印画ライン上の複数の画素に複数の発熱抵抗素子
   を１対１で対応させ、各印画ラインについて各発熱抵抗
   素子を単位通電時間の整数倍の時間だけ通電させること
   によって各画素に濃度階調を与えるようにした濃度階調
   制御型のサーマルプリンタにおいて、 各印画ライン内で通電時間の長い順に発熱抵抗素子の通
   電を開始させ各発熱抵抗素子の通電を同時に終了させる
   手段を具備することを特徴とする濃度階調制御型サーマ
   ルプリンタ。