JPH01188360A - サーマルプリンタ及びヘッド表面温度推測装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、発熱抵抗素子を通電させてその発熱エネルギ
により画像を用紙上に記録するサーマルプリンタ、およ
びこれに用いるヘッド表面温度推測装置に関する。

［従来の技術］ 濃度階調制御型のサーマルプリンタでは、サーマルプリ
ントヘッドの表面に配列させた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１度階調方式で用いられる通電時間・１度特性
曲線を示す。実線の特性曲線ＳＬにおいて、発熱抵抗素
子を単位通電時間Δｔに相当する通電時間ｔ１だけ通電
させると階調レベルｄｌ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６４倍に相当する通電時間ｔ
６４だけ通電させると、飽和濃度付近の最大階調レベル
ｄｌｌｉ４が得られるようになっている。

ところが、発熱抵抗素子が通電して発熱するとそこ（ヘ
ッド表面部）に熱が蓄積し、通電時間で規定されるもの
より大きな発熱エネルギがインクリボンに与えられ、そ
の結果として１度階調が所期のものより大きくなってし
まう。すなわち、第３図の特性曲線で考えると、実線Ｓ
Ｌから例えば鎖線ＣＬにシフトする現象が起こる。シフ
ト量δｄは、ヘッドの表面温度が高（なるほど大きくな
る。

したがって、ヘッド表面の温度が蓄熱効果の影響で高く
なるにつれて通電時間を短くするような温度補償を行う
必要がある。

そこで一般には、第４図に示すように、プリントヘッド
１０の裏側に、つまり発熱抵抗素子列１２に対して反対
側のヘッド面上にサーミスタ１４を取り付け、このサー
ミスタ１４の検出する温度に応じて発熱抵抗素子の通電
時間を可変制御し、ヘッド表面における蓄熱効果を補償
して所期の濃度階調を得るようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、サーミスタの検出する温度は、実際のヘ
ッド表面温度を示すものではなく、時間的にも遅れをも
っている。

したがって、例えば種々の濃度が混在する画像を印画す
る場合で、印画地点が濃い領域から薄い領域に入った時
は、発熱抵抗素子の発熱エネルギが現象してヘッド表面
温度は下がるが、応答性のよくないサーミスタの検出温
度がまだ高い値を示しているために、温度補償が効きす
ぎて薄い部分が所期のものよりもなお薄い階調で印画さ
れてしまうようなことが起きる。

このため、上記のような温度補償をかけても忠実な色再
現性を得るのが難しかった。

同様な問題は二値記録型のサーマルプリンタでもあり、
この場合は記録ドツトの１度が不均一となる現象が生じ
る。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、発熱
抵抗素子を配列してあるサーマルプリントヘッドの表面
の温度を精確に推測するヘッド表面温度推測装置を提供
することを目的とする。

また本発明は、実際のヘッド表面温度に近い推測値を基
に精度の高い温度補償を行って良好な印画品質を得るよ
うにした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］ 上記第１の目的を達成するために、本発明のヘッド表面
温度推測装置は、発熱抵抗素子を表面に配列したサーマ
ルプリントヘッドに取り付けられた温度センサと、この
温度センサの出力信号とその出力信号の一定時間当たり
の変化量と記録ラインのデータとからヘッド表面温度を
推測する温度推測手段とを具備する構成とした。

温度推測手段を、現在の記録ラインが何番目のものかを
示すラインデータを与える手段と、温度センサの出力信
号とラインデータとを受けてそれらに対応させて設定し
てあるヘッド表面温度標準値のデータを与える第１のル
ック・アップ・テーブルと、１ライン分の記録時間当た
りの温度センサの出力信号の変化量を演算する演算手段
と、ヘッド表面温度標準値データと変化量の演算値とを
受けてそれらに対応させて設定してあるへ・ソド表面温
度推測値のデータを与える第２のルック・アップ・テー
ブルとで構成すると、設計上およびデータ処理速度の点
で有利である。

また、上記第２の目的を達成するために、本発明のサー
マルプリンタは、本発明のｌ・ラド表面温度推測装置と
、この装置より得られた近傍温度推測値のデータを基に
発熱抵抗素子の発熱エネルギについて温度補償を行う通
電制御手段とを具備する構成とした。

通電制御手段としては、画像の濃度を表す濃度データと
近傍温度推測値のデータとを受け、それらに対応させて
設定してある通電時間を指示する通電時間データを与え
るルック・アップ・テーブルで構成すると、設計上およ
びデータ処理速度の点でを利である。

［作用］ １枚のプリントが作成されるとき、記録ラインが第１番
目から進行するにつれて、つまり記録時間が経過するに
つれて、発熱抵抗素子の近傍温度（ヘッド表面温度）が
上昇し、最後の印画ラインの記録が終了すると通電モー
ドから冷却時間に切り替えられることによってヘッド表
面温度は急激に下がる。

第３図に示すように、温度センサの検出する温度Ｔｔは
、実際のヘッド表面温度に対してかなり低い値で時間的
にも遅れるが、ある一定の相関関係をもっている。

そこで、実験的ないし統計的に得られるデータを基に、
各記録ラインについて温度センサの検出温度Ｔｔに対応
するヘッド表面温度の標準値ＴＨＯを図示のように定義
することができる。

しかし、実際のヘッド表面温度は、記録ラインによって
一義的に決まるものではなく、画像の濃度に応じて、つ
まりプリント・デユーティに応じて異なった値となる。

すなわち、プリント・デユーティが高いほどヘッド表面
温度は高くなる。

そこで、温度センサの出力信号の時間変化率ｄＴを基に
ヘッド表面温度標準値Ｔｌｌ０にプリント・デユーティ
に応じた補正をかければ、実際のヘッド表面温度によく
近似するヘッド表面温度推測値ＴＨｙを得ることができ
る。この補正によって、例えばｄＴが標準値よりも大き
い（小さい）ときはその偏差に対応した所定値だけＴ’
ＨＯよりも大きい（小さい）推測値ＴＨＩ（ＴＨ２）が
得られる。

記録ラインのデータと温度センサの出力信号とからヘッ
ド表面温度標準値Ｔｌｌ０を得る手段、およびヘッド表
面温度標準値ＴＢＯと温度センサの出力信号の時間変化
率ｄＴとからヘッド表面温度推測値ＴＨＹを得る手段と
してそれぞれルック・アップ・テーブルを用いると、実
験的ないし統計的なデータをそのまま利用することがで
きるので設計が簡単であり、また信号処理を高速に行う
ことができる。

このようにして得られたヘッド表面温度推測値Ｔ　Ｈｙ
（ｎ）のデータを用いて温度補償をかければヘッド表面
の蓄熱効果を精確にキャンセルすることができる。温度
補償は通電制御によって行われるが、その手段として、
濃度データと近傍温度推測値のデータに応動して通電時
間データを与えるルック舎アップ・テーブルを使用すれ
ば、実験的ないし統計的なデータをそのまま利用するこ
とができるので設計が簡単であり、また信号処理を高速
に行うことができる。

［実施例］ 以下、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、一実施例による濃度階調制御型サーマルプリ
ンタの主要な構成を示す。

サーマルプリントへラド１０９発熱抵抗素子列１２、サ
ーミスタ１４は、第４図に示すような横成ないし配置関
係を有するものでよい。

プリントヘッド１０には、１つの記録ラインについての
通電インターバル中に、データ比較回路４８からｍビッ
トのシリアルな階調データ［ＣＫＰｌｊ−ＣＫ　Ｐｍｊ
］が一定周期で複数回数、例えば６４回（ｋ：１〜６４
）連続的に供給される。このｍの値は、記録ライン上の
画素の個数であり、また発熱抵抗素子の個数でもある。

そして、第ｆ番目のピッ）ＣＫＰｆｊは、第ｆ番目の発
熱抵抗素子Ｒｆ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、′０”であれば非通電を指示する
。

しかして、プリントヘッド１０においては、１回の階調
データ［ＣＫ　Ｐｌｊ−ＣＫ　Ｐｌｊコを受は取る度毎
に発熱抵抗素子Ｒ１〜Ｒ■が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Δｔだけ通
電して発熱する。このような動作が１つの記録ラインに
ついて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ｔＧ４の通電がなされ、１つ
の記録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、各階調ピッ）ＣＫＰｆＪ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Ｒｆ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。

例えば階調ビットＣＫＰ１ｊ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、ＣＩＰ　Ｉｊ　
−ＣＩＯＰ　ｌｊがそれぞれ“１”でＣ１１Ｐｌｊ−Ｃ
Ｇ４ＰＩｊがそれぞれ“Ｏ”となり、発熱抵抗素子Ｒ１
は単位通電時間△ｔの１０倍に相当する通電時間ｔｌＧ
だけ通電する。

１つの記録ラインについて上述のようなプリント動作が
終了すると、次に１ラインピツチの紙送りが行われて次
の印画ラインのプリント動作が開始される。このように
して、１枚のプリントを作成する期間中は発熱抵抗素子
が実質的に間断なく発熱することによってヘッド表面に
熱が蓄積し、通電時間−濃度の関係に誤差が出てくる。

すなわち、第３図の特性曲線が実線ＳＬから例えば鎖線
ＣＬにシフトする。本実施例によれば、以下に説明する
ヘッド表面温度推測装置によりその時その時のヘッド表
面温度が推測され、温度補償機能によりその推測値を基
に蓄熱効果をキャンセルするような温度補償が行われる
。

次に、この実施例のヘッド表面温度推測装置と温度補償
機能を説明する。

サーミ支夕１４の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器２０により
ディジタル信号Ｔｔに変換されてラッチ回路２２の入力
端子に与えられる。このラッチ回路２２は、システム制
御部２４からのタイミング信号８１に応動して各印画ラ
インｎのプリント開始直前に入力信号Ｔｔ（ｎ）を取り
込む。この取り込まれた温度検出データＴｔ（ｎ）は、
演算回路２６の一方の入力端子に与えられるとともに、
ＬＵＴ３２の一方の入力端子に与えられる。

演算回路２６の他方の入力端子には、ラッチ回路２８か
ら、前の印画ライン（ｎ−１）でラッチ回路２２の取り
込んだ温度検出データＴｔ（ｎ−１）が与えられる。し
かして、演算回路２６はサーミスタ検出温度の１ライン
分の記録周期当たりの変化量ｄ　Ｔ　＝　ｄ　Ｔ　（ｎ
）　−ｄ　Ｔ　（ｎ−１）を演算し、その演算結果ｄＴ
をＬＵＴ３４の一方の入力端子に与える。

ＬＵＴ３２は、印画ライン数カウンタ３０より現在記録
しようとする印画ラインが第何番目のものであるかを示
すデータｎを上位アドレス（ロー・アドレス）として、
上記の温度検出データＴｔ（ｎ）を下位アドレス（カラ
ム・アドレス）としてそれぞれ入力し、アドレス指定さ
れた記憶番地よりヘッド表面温度標準値Ｔ　ＨＯ（ｎ）
を表すデータを読み出し、これをＬＵＴ３４の他方の入
力端子に与える。

ＬＵＴ３４は、ヘッド表面温度標準値Ｔ　１１０（ｎ）
のデータを上位アドレス（ロー・アドレス）として上記
のサーミスタ検出温度変化率ｄＴを下位アドレス（カラ
ム・アドレス）としてそれぞれ入力し、アドレス指定さ
れた記憶番地よりヘッド表面温度推測値ＴＨｙ（ｎ）の
データを読み出し、これを濃度→通電時間変換用のＬＵ
Ｔ２４の一方の入力端子に下位アドレス（カラム・アド
レス）として与える。このヘッド表面温度推測値Ｔ　Ｈ
ｙ（ｎ）は実際のヘッド表面温度に近い温度を示すもの
であるから、このデータを用いて温度補償をかければヘ
ッド表面の蓄熱効果を精確にキャンセルすることができ
る。

次に、データ比較回路４８より出力される階調データ［
ＣＫ　Ｐｌｊ−ＣＫ　ＰＩＪコ（Ｋ＝１〜６４）は、以
下のようにしてつくられる。

先ず、フレームメモリ４０にディジタル映像信号ＶＤが
画素データとして入力される。フレームメモリ４０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４０の第１列から始まって１列（ｊ）毎に１印画
ライン分の画素データａｌＬ　　ａ２Ｌ・・・・・・・
・ａ■Ｊが読み出されてカラー・プロセス回路４２に供
給され、そこで逆ガンマ補正などの画像処理を受けてか
らそれぞれ６ビツトの濃度データｂｌＪ、　　ｂ２ｊ、
・・・・・・・・ｂｍｊに変換される。これら濃度デー
タの各々は、（０）（最小濃度）〜（８４＞（最大濃度
）の範囲内の値（階調レベル）をもつ。

カラー・プロセス回路４２より出力された１印画ライン
分の濃度データｂ　ＩＪ、　　ｂ　２Ｊ、・・・・・・
・・ｂｍｊハＬＵＴ４４の他方の入力端子に上位アドレ
ス（ロー・アドレス）として順次与えられる。ＬＵＴ４
４は、上位アドレスの各濃度データｂＮ、　ｂ２Ｊ。

・・・・・・・・ｂｍｊと下位アドレスのヘッド表面温
度推測値’ｒＨｙ（ｎ）とによってアドレス指定された
記憶番地より８ビツトの通電時間データＢＩＪ、　Ｂ２
ｊ、・・・・Ｂ膳ｊを順次出力する。

ＬＵＴ４４より順次出力された通電時間データＢＩＪ、
　　Ｂ２ｊ、・・・・ＢＩｌｊは、いったんラインバッ
ファ４６にロードされてからデータ比較回路４８の一方
の入力端子に順次与えられる。

データ比較回路４８の他方の入力端子には、階調カウン
タ５０より一定周期で１ずつ増分する８ビツトの比較基
準値ＤＮが与えられる。データ比較回路４８は、この比
較基準値ＤＮを各通電時間データＢｌｊ、　Ｂ２ｊ、・
・・・Ｂ■ｊ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、通電時間データＢＩＪ、　Ｂ２ｊ、・・・・Ｂ
■ｊの値がそれぞれ＜ｉｏ＞、＜ｔ＞、・・・・（２）
である場合、第１回の比較では比較基準値ＤＮは（１）
で、このとき出力される第１回の一階調データ［ＣＩ　
　ＰＩＪ、　　ＣＩ　　Ｐ２Ｊ、　　・・・・ＣＩＰｍ
Ｊ］　　は　［１，１，・・・・１コとなる。第２回の
比較では比較基準値ＤＮは（２）で、このとき出力され
る第２回の階調データ［Ｃ２ＰＩＪ、　Ｃ２Ｐ２ｊ、・
・・・Ｃ２Ｐ■ｊコは［１゜０、・・・・１コとなる。

そして、第３回の比較では比較基準値ＤＮは（３）で、
第３回の階調データ［Ｃ３ＰＩＪ、　　Ｃ３Ｐ２ｊ、　
　・・・・Ｃ３ＰｍＪ］　　は　［１，Ｏ。

・・・・Ｏ］となる。

このようにして、比較基準値ＤＮが１段階ずつ増分する
度にそれと通電時間データＢＩＪ、　Ｂ２ｊ。

・・・・・・・・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［ＣＩ　ＰＩ
Ｊ、　ＣＩ　Ｐ２ｊ、　　・・・・ＣＩＰＩｌｊコ　、
　　　［Ｃ２Ｐｌｊ、　　Ｃ２Ｐ２ｊ、　　・・・・Ｃ
２ＦｍＪ］、・・・・・・・・が一定周期で順次シリア
ルにサーマルプリントヘッド１０に供給される。

しかして、サーマルプリントヘッド１０において、発熱
抵抗素子の通電時間は、温度補償を受けない場合よりも
短くなるが、結果的にはヘッドの蓄熱の影響が除去され
、所期の濃度階調すなわち本来の濃度データｂ　ＩＪ、
　　ｂ　２ｊ、・・・・・・・・ｂ■ｊに対応した濃度
階調が得られる。

このように、サーミスタ１４の検出温度が実際のヘッド
表面温度に対して大きくずれていたり、時間的な応答性
がよくなくても、第３図に示すような相関関係に基づい
たデータ変換（Ｔｔ（ｎ）、　ｎ→Ｔ　ＨＯ）とサーミ
スタ検出温度の時間変化率ｄＴに応じた補正（ＴＨＯ→
Ｔ　Ｂｙ）が行われるので、目標の濃度階調を正確に再
現することができ、良好な印画品質が得られる。

なお、システム制御部２４は、マイクロコンピュータで
構成されてよく、フレームメモリ４０の書込／読出を制
御したり、印画ライン数カウンタ３０にクロック信号Ｃ
Ｋを供給し、ラッチ回路２２．２８にラッチ・タイミン
グＳ１．Ｓ２を供給する。本実施例では、ラッチ回路２
２．２８および演算回路２６を独立の回路として設けた
が、これらの機能をシステム制御部２４で行うことも可
能である。また、ＬＵＴ３２．３４のデータ変換機能を
システム制御部２４または別個のマイクロコンピュータ
による演算処理で実現することも可能である。

また、本発明は二値記録型のサーマルプリンタにも適用
可能であり、その場合にはヘッドの蓄熱の影響を効果的
かつ精確に補償して記録ドツトを均一にすることが可能
である。

［発明の効果コ 本発明は、上述したような構成を宵するので、以下のよ
うな効果を奏する。

本発明のヘッド表面温度推測装置においては、温度セン
サの出力信号とその出力信号の一定時間当たりの変化量
と記録ラインのデータとに基づいて実際のヘッド表面温
度に近い推測値を得ることができる。したがって、温度
センサの検出する温度が実際のヘッド表面温度に対して
大きくずれていても時間的な応答性がよくなくても、か
まわない。

温度センサの出力信号とその出力信号の一定時間当たり
の変化量と記録ラインのデータとから推測値を得る手段
としてルック番アップ・テーブルを用いることにより、
実験的ないし統計的なデータを利用して容易に装置を実
現することができ、またデータ変換の信号処理を高速に
行うことができる。

本発明のサーマルプリンタにおいては、実際のヘッド表
面温度に近い推測値を基に温度補償を行うので、ヘッド
表面における蓄熱効果を精確に除去して、所望の濃度を
再現することができる。

温度補償を行う通電制御手段としてルック・アップ拳テ
ーブルを用いることにより、実験的ないし統計的なデー
タが利用可能であり、また信号処理を高速に行うことが
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ヘッド表面温度推測
装置の構成、および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、第２図は、本発明のヘッ
ド表面温度推測装置の原理および作用を説明するための
図、 第３図は、濃度階調制御方式による通電時間・濃度特性
曲線を示す図、 第４図は、サーミスタを取り付けたサーマルプリントヘ
ッドを示す略斜視図である。 図面において、 １０・・・・サーマルプリントヘッド、１２・・・・発
熱抵抗素子列（体）、 １４・・・・サーミスタ、 ２６・・・・演算回路、 ３０・・・・印画ライン数カウンタ、 ３２．３４・・・・ルック・アップ・テーブル、４４・
・・・ルック・アップ・テーブル。 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、発熱抵抗素子を表面に配列したサーマルプリン
   トヘッドに取り付けられた温度センサと、前記温度セン
   サの出力信号とその出力信号の一定時間当たりの変化量
   と記録ラインのデータとから前記ヘッドの表面温度を推
   測する温度推測手段と、 を具備することを特徴とするサーマルプリンタのヘッド
   表面温度推測装置。
2. （２）、発熱抵抗素子を表面に配列したサーマルプリン
   トヘッドに取り付けられた温度センサと、現在の記録ラ
   インが何番目のものかを示すラインデータを与える手段
   と、 前記温度センサの出力信号と前記ラインデータとを受け
   、それらに対応させて設定してあるヘッド表面温度標準
   値のデータを与える第１のルック・アップ・テーブルと
   、 １ライン分の記録周期当たりの前記温度センサの出力信
   号の変化量を演算する演算手段と、前記標準ヘッド表面
   温度データと前記変化量の演算値とを受け、それらに対
   応させて設定してあるヘッド表面温度推測値のデータを
   与える第２のルック・アップ・テーブルと、 を具備することを特徴とするサーマルプリンタのヘッド
   表面温度推測装置。
3. （３）、請求項１記載のヘッド表面温度推測装置とこの
   装置より得られたヘッド表面温度推測値を基に発熱抵抗
   素子の発熱エネルギについて温度補償を行う通電制御手
   段とを具備することを特徴とするサーマルプリンタ。
4. （４）、前記通電制御手段は、画像の濃度を表す濃度デ
   ータと前記ヘッド表面温度推測値のデータとを受け、そ
   れらに対応して設定してある通電時間を指示する通電時
   間データを与える第３のルック・アップ・テーブルから
   なる請求項３記載のサーマルプリンタ。