JPH05229165A - 濃度階調制御型サーマルプリンタおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各発熱抵抗素子において、記録中の印画ライ
ンにおける記録中の発熱抵抗素子において、近傍の発熱
抵抗素子からの熱的影響による濃度階調の変動が無く、
所望の濃度階調を高精度に記録紙上に再現することが可
能で、高印画品質の記録画像が得られる濃度階調制御型
サーマルプリンタを提供することを目的とする。 【構成】 本発明の濃度階調制御型サーマルプリンタ
は、記録中の印画ラインにおける記録中の発熱抵抗素子
について、通電時間をひとつあるいは複数に分割し、各
々の分割された時間域で、近傍の各発熱抵抗素子が記録
中の発熱抵抗素子に及ぼす熱的影響を関数近似して算出
する手段を具備し、近傍発熱抵抗素子から記録中の発熱
抵抗素子への熱的影響に合わせて、記録中の発熱抵抗素
子により記録される画素が所望の濃度階調になるよう
に、記録中の発熱抵抗素子への印加エネルギを補正する
構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱抵抗素子に印加す
るエネルギを制御することによって所望の濃度階調を得
るようにしたサーマルプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリンタにおいて、各発熱抵抗
素子に印加されるエネルギは、各発熱抵抗素子の発熱量
を決定し、ひいては記録画素の濃度を決定する重要なパ
ラメータである。

【０００３】このようなことから、従来は、入力の濃度
階調に合わせて、単位通電時間中の印加エネルギをコン
トロールし、発熱抵抗素子温度を制御することにより、
濃度階調を制御していた。

【０００４】図７は、従来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。

【０００５】サーマルヘッド１１０には、発熱抵抗素子
を一列に配列してなる発熱抵抗体１１２と、それら発熱
抵抗素子と同数のビット容量を持つシフトレジスタ１１
４およびラッチ回路１１６とが設けられている。

【０００６】ラインバッファ１２２には、１印画ライン
の各画素の濃度階調データが、データ入力Ｄinから入力
されて格納される。ラインバッファ１２２の各画素の濃
度階調データは、濃度−通電タイミング変換回路１３６
により、通電タイミングデータに変換され、通電タイミ
ングバッファ１２０に格納される。

【０００７】通電タイミングバッファ１２０は、各印画
ラインの印画時間中、発熱抵抗素子に対応するシリアル
な通電タイミングデータを一定周期で複数回数、連続的
に通電回数カウンタ１３８のカウント値にしたがいシフ
トレジスタ１１４に与える。

【０００８】各回の階調データがクロック回路１３０か
らのクロック信号ＣＫに同期してシフトレジスタ１１４
にロードされると、次にラッチ信号発生回路１３２から
のラッチ信号ＬＡのタイミングでラッチ回路１１６を介
して発熱抵抗体１１２に送られる。この発熱抵抗体１１
２には、電源装置１５０より発熱抵抗素子に印加するた
めの記録用電源電圧ＶR が与えられている。しかして、
これらの発熱抵抗素子は、それぞれ対応する階調ビット
の情報内容にしたがって選択的に単位通電サイクルΔＴ
中に通電して発熱する。

【０００９】この単位通電サイクルΔＴは、ラッチ信号
ＬＡによって規定されている。単位通電サイクルΔＴ中
でストローブ信号発生回路１３４からのストローブ信号
ＳＴは、実際に発熱抵抗素子に電流が流れる通電イネー
ブル時間を制御する。通電イネーブル時間は、単位通電
サイクル毎に異なる値とすることが可能である。各単位
通電サイクルの通電イネーブル時間は、１印画ラインの
通電時間中に、全ての単位通電サイクルで通電が指示さ
れることによって、１つの印画ライン上の各画素に対し
て、最も高いレベルの濃度階調が与えられる発熱抵抗素
子温度まで上昇するように設定されている。

【００１０】以上の構成により、１印画ラインの各画素
の濃度階調データに応じて、目標の濃度階調を得る発熱
抵抗素子温度になる通電タイミングデータに変換し、通
電することで、記録が行われる。

【００１１】また、特願平３−２４１５６７号の濃度階
調制御型サーマルプリンタでは、上記の従来例に加え
て、現在の印画ラインにおける記録中の発熱抵抗素子に
ついて、近傍発熱抵抗素子からこの発熱抵抗素子への熱
的影響に合わせて、この発熱抵抗素子によって記録され
る画素が所望の濃度階調になるように、この記録中の発
熱抵抗素子への印加エネルギを補正する手段を持ち、記
録中の発熱抵抗素子に対する近傍発熱抵抗素子からの熱
的影響の演算手段として、前記近傍の発熱抵抗素子温度
が現在記録中の印画ラインにおける印加エネルギに対
し、現在記録中の印画ラインに及ぼす熱的影響の大きさ
を示す係数を前記近傍発熱抵抗素子への印加エネルギに
乗算して各近傍発熱抵抗素子の熱的影響度を求め、熱的
影響度を各近傍発熱抵抗素子について加算して、記録中
の発熱抵抗素子に対する近傍発熱抵抗素子からの熱的影
響を算出し、記録中の発熱抵抗素子への印加エネルギを
補正するようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
入力の濃度階調に合わせて発熱抵抗素子温度を制御する
濃度階調制御型サーマルプリンタでは、記録中の発熱抵
抗素子の熱は、発熱抵抗素子周辺に伝熱し、隣接する近
傍の発熱抵抗素子も含めて記録中の発熱抵抗素子の周辺
も温度上昇する。

【００１３】このように各発熱抵抗素子は、互いに近傍
の発熱抵抗素子の発熱量に熱的影響をおよぼす。

【００１４】従って、各発熱抵抗素子の発熱抵抗素子温
度を入力の濃度階調に合わせて制御しても、その近傍の
発熱抵抗素子からの熱的影響により、発熱抵抗素子温度
に変動が生じ、所望の濃度階調を記録紙上に精度良く再
現できないという問題があった。

【００１５】また、特願平３−２４１５６７号の濃度階
調制御型サーマルプリンタでは、記録中の発熱抵抗素子
に対する近傍発熱抵抗素子からの熱的影響の演算手段と
して、近傍の各発熱抵抗素子の印加エネルギに、現在記
録中の印画ラインに及ぼす熱的影響の大きさを示す係数
を乗算して各近傍発熱抵抗素子の熱的影響度を求め、熱
的影響度を各近傍発熱抵抗素子について加算して、記録
中の発熱抵抗素子に対する近傍発熱抵抗素子からの熱的
影響を算出しており、通電時間全体にわたり近傍発熱抵
抗素子からの熱的影響に対する補正量が一定であるた
め、通電時間中に時々刻々と変化する近傍発熱抵抗素子
からの熱的影響に対し、精度良く補正できないといった
問題があった。

【００１６】本発明は、かかる問題に鑑みなされたもの
で、各発熱抵抗素子において、近傍の発熱抵抗素子から
の熱的影響による濃度階調の変動が無く、高印画品質の
記録画像が得られる濃度階調制御型サーマルプリンタを
提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第一の濃度階調制御型サーマルプリンタ
は、記録中の発熱抵抗素子に対する近傍の発熱抵抗素子
からの熱的影響の演算手段として、発熱抵抗素子への通
電時間をひとつあるいは複数に分割し、各々の分割され
た時間域で、近傍の各発熱抵抗素子が記録中の発熱抵抗
素子に及ぼす熱的影響を関数近似し、記録中の発熱抵抗
素子に対する近傍発熱抵抗素子からの熱的影響を算出す
る手段を具備する構成とした。

【００１８】本発明の第二の濃度階調制御型サーマルプ
リンタは、通電時間の各々の分割された時間域におい
て、近傍発熱抵抗素子からの熱的影響を、近傍発熱抵抗
素子の発熱量と通電開始後の経過時間を変数とした近似
式により求める構成とした。

【００１９】

【作用】本発明の第一の濃度階調制御型サーマルプリン
タは、記録中の発熱抵抗素子に対する近傍の発熱抵抗素
子からの熱的影響の演算手段として、発熱抵抗素子への
通電時間をひとつあるいは複数に分割し、各々の分割さ
れた時間域で、近傍の各発熱抵抗素子が記録中の発熱抵
抗素子に及ぼす熱的影響を関数近似し、記録中の発熱抵
抗素子に対する近傍発熱抵抗素子からの熱的影響を算出
し、記録中の発熱抵抗素子により記録される画素が所望
の濃度階調になるように、記録中の発熱抵抗素子への印
加エネルギを近傍発熱抵抗素子からの熱的影響に合わせ
て補正する。

【００２０】本発明の第二の濃度階調制御型サーマルプ
リンタは、通電時間の各々の分割された時間域におい
て、近傍発熱抵抗素子からの熱的影響を近傍発熱抵抗素
子の発熱量と通電開始後の経過時間を変数とした近似式
により求め、近傍発熱抵抗素子の熱的影響による記録中
の発熱抵抗素子への印加エネルギの変動に対し、記録さ
れる画素が所望の濃度階調になる目標の印加エネルギと
の誤差を補正する。

【００２１】

【実施例】図１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構成を示す。

【００２２】サーマルヘッド１０には、例えば５１２個
の発熱抵抗素子Ｒ１〜Ｒ512 を一列に配列してなる発熱
抵抗体１２と、それら発熱抵抗素子と同数（５１２）の
ビット容量を持つシフトレジスタ１４およびラッチ回路
１６とが設けられる。

【００２３】通電タイミングバッファ２０は、各印画ラ
インの印画時間中、５１２個の発熱抵抗素子Ｒ１〜Ｒ51
2 にそれぞれ対する５１２ビットのシリアルな補正通電
タイミングデータ［Ｃ’K Ｐ1j〜Ｃ’K Ｐ512j］を一定
周期で複数回数、例えば２５６回（K=1〜256）連続的に
通電回数カウンタ３８のカウント値（Ｋ）にしたがいシ
フトレジスタ１４に与える。

【００２４】ここで、第ｎ番目のビットＣK Ｐnjは、第
ｎ番目の発熱抵抗素子Ｒn に対してそれを単位通電サイ
クルΔＴ中に通電させるべきか否かの情報を持つ。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。

【００２５】各回の階調データがクロック回路３０から
のクロック信号ＣＫに同期してシフトレジスタ１４にロ
ードされると、次にラッチ信号発生回路３２からのラッ
チ信号ＬＡのタイミングで各階調ビットＣ’K Ｐ1j〜
Ｃ’K Ｐ512jがラッチ回路１６を介して電気パルスとし
て発熱抵抗体１２に送られる。この発熱抵抗体１２に
は、電源装置５０より発熱抵抗素子Ｒ１〜Ｒ512 に印加
するための記録用電源電圧ＶR が与えられている。しか
して、これらの発熱抵抗素子Ｒ１〜Ｒ512 は、それぞれ
対応する階調ビットＣ’K Ｐ1j〜Ｃ’K Ｐ512jの情報内
容にしたがって選択的に単位通電サイクルΔＴ中に通電
して発熱する。

【００２６】この単位通電サイクルΔＴは、ラッチ信号
ＬＡによって規定されている。単位通電サイクルΔＴ中
でストローブ信号発生回路３４からのストローブ信号Ｓ
Ｔは、図２に示すように、実際に発熱抵抗素子に電流が
流れる通電イネーブル時間ｔE と流れない時間ｔC とか
らなる。通電イネーブル時間ｔE は、単位通電サイクル
毎に異なる値とすることが可能である。各単位通電サイ
クルの通電イネーブル時間ｔE は、１印画ラインの通電
時間中に、全ての単位通電サイクルで通電が指示される
ことによって、１つの印画ライン上の各画素に対して、
例えば６４段階（G=0〜63） の等間隔の濃度階調の内、
図３に示すような、最も高いレベル（G=63）が与えられ
る発熱抵抗素子温度（T=63）まで、図４に示すように、
発熱抵抗素子温度が上昇するように設定されている。ス
トローブ信号ＳＴはサーマルヘッド１０に入力される。

【００２７】ラインバッファ２２には、１印画ラインの
各画素の濃度階調データ（ａ1j〜ａ512j）が、データ入
力Ｄinから入力されて格納される。ラインバッファ２２
の各画素の濃度階調データ（ａ1j〜ａ512j）は、濃度−
通電タイミング変換回路３６に転送され、濃度−通電タ
イミング変換回路３６において、通電タイミングデータ
［ＣK Ｐ1j〜ＣK Ｐ512j］に変換される。

【００２８】通電タイミングデータ［ＣK Ｐ1j〜ＣK Ｐ
512j］は、各発熱抵抗素子が単独で発熱したときに、各
発熱抵抗素子に濃度階調データ（ａ1j〜ａ512j）に合っ
た濃度階調（G=0〜63）を与える、図３に示す発熱抵抗
素子温度（T=0〜63）になるように、図５に示すよう
な、各単位通電サイクルにおいて通電（”１”）か非通
電（”０”）かを決定するものである。通電タイミング
データ［ＣK Ｐ1j〜ＣKＰ512j］は、熱影響度演算回路
４５に転送される。

【００２９】熱影響度演算回路４５は、濃度−通電タイ
ミング変換回路３６から入力される通電タイミングデー
タ［ＣK Ｐ1j〜ＣK Ｐ512j］と、ストローブ信号発生回
路３４から入力される通電イネーブル時間ｔE から、記
録中の印画ラインにおいて各発熱抵抗素子に印加される
エネルギを算出し、記録中の印画ラインにおける各発熱
抵抗素子の印加エネルギから、記録時の各発熱素子が近
傍の発熱抵抗素子へおよぼす熱的影響度を求める。

【００３０】図６は、隣接する左右どちらか一方の発熱
抵抗素子の加熱による温度上昇（Ａ）と、これに伴う補
正対象の発熱抵抗素子の熱的影響による温度上昇（Ｂ）
を表す。

【００３１】ここで、各発熱素子が近傍の発熱抵抗素子
へおよぼす熱的影響度の算出は、例えば隣接する左右１
素子に対して補正を行うのであれば、発熱抵抗素子Ｒ1
〜Ｒ512の１素子Ｒnについて隣接する左右１素子Ｒn-1
およびＲn+1からの熱的影響度を求める場合は、記録中
の印画ラインにおける通電開始時間からの経過時間Δｔ
と隣接する発熱抵抗素子Ｒnー1、Ｒn+1に印加されるエネ
ルギＱn-1，Ｑn+1とにより、熱的影響度ΔＱn（Δｔ）
は、例えば図６のように通電時間ｔlを通電開始後の経
過時間ｔkにて２分割したのであれば、熱的影響の時間
的変化を表わす近似式である式１と式２により求められ
る。式１および式２において、ａは隣の発熱抵抗素子へ
伝達される熱量の割合を示す係数である。式１と式２は
通電開始時間からの経過時間Δｔにより選択される。

【００３２】

【数式１】

【００３３】

【数式２】

【００３４】各通電サイクルにおいて、今回の通電サイ
クルまでに補正されるべき熱量ΔＱn（Δｔ）と前回の
通電サイクルまでに補正された熱量ΔＱn’（Δｔ’）
との差Δｑnj’を、今回の通電サイクルにて供給する熱
量Δｑnjと比較し、Δｑnj’がΔｑnj以上の場合は、そ
の通電サイクルで第ｎ番目のドットの階調データには非
通電”０”を指示し、隣接する左右１素子からの熱的影
響を補正する。全発熱抵抗素子の全通電サイクルについ
て同様の処理を行うことで、各発熱抵抗素子の通電タイ
ミングデータ［ＣK Ｐ1j〜ＣK Ｐ512j］を補正し、補正
通電タイミングデータ［Ｃ’K Ｐ1j〜Ｃ’K Ｐ512j］を
求める。

【００３５】補正通電タイミングデータ［Ｃ’K Ｐ1j〜
Ｃ’K Ｐ512j］は、通電タイミングバッファ２０に格納
される。

【００３６】以上のように、濃度階調データ（ａ1j〜ａ
512j）を、各発熱抵抗素子の近傍の発熱抵抗素子からの
熱的影響を補正して補正通電タイミングデータ［Ｃ’K
Ｐ1j〜Ｃ’K Ｐ512j］に変換し、補正通電タイミングデ
ータ［Ｃ’K Ｐ1j〜Ｃ’K Ｐ512j］にしたがい各発熱抵
抗素子（Ｒ1〜Ｒ512）に通電する。これにより、各発熱
抵抗素子（Ｒ1〜Ｒ512）は、通電時間中において濃度階
調データ（ａ1j〜ａ512j）に合った濃度階調（G=0〜6
3）が得られる発熱抵抗素子温度（T=0〜63）に加熱さ
れ、記録紙上に所望の濃度階調で記録する。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、上述したような構成を有する
ことにより、次のような効果を奏する。

【００３８】請求項１のサーマルプリンタによれば、記
録中の印画ラインにおける記録中の発熱抵抗素子につい
て、近傍発熱抵抗素子から記録中の発熱抵抗素子への熱
的影響に合わせて、記録される画素が所望の濃度階調に
なるように、記録中の発熱抵抗素子への印加エネルギを
補正することにより、近傍の発熱抵抗素子からの熱的影
響による濃度階調の変動が無く、所望の濃度階調を高精
度に記録紙上に再現することが可能になり、高印画品質
の記録画像が得られる。

【００３９】請求項２のサーマルプリンタによれば、通
電時間の各々の分割された時間域において、近傍発熱抵
抗素子からの熱的影響を近傍発熱抵抗素子の発熱量と通
電開始後の経過時間を変数とした近似式で求めることに
より、近傍発熱抵抗素子の熱的影響による記録中の発熱
抵抗素子への印加エネルギの変動を高精度で補正するこ
とができ、記録する画素を所望の濃度階調になる目標の
印加エネルギに制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】実施例による単位通電サイクルのタイミングを
示す図。

【図３】濃度階調制御による発熱抵抗素子温度−記録濃
度特性を示す図。

【図４】１印画ラインを記録中の発熱抵抗素子温度の変
化を示す図。

【図５】実施例による通電タイミングバッファの内容を
示す図。

【図６】隣接する左右どちらか一方の発熱抵抗素子の加
熱による温度上昇と、これに伴う補正対象の発熱抵抗素
子の熱的影響による温度上昇を表す状態図。

【図７】従来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である。

【符号の説明】

１０ サーマルヘッド １２ 発熱抵抗体 ２０ 通電タイミングバッファ ３６ 濃度−通電タイミング変換回路 ３８ 通電回数カウンタ ４０ ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーマルヘッドに形成された発熱抵抗素
   子への印加エネルギを制御することにより感熱紙の発色
   濃度あるいはインクシートから記録紙上へのインクの転
   写濃度を制御するサーマルプリンタであり、現在記録中
   の印画ラインの記録中の発熱抵抗素子について、近傍の
   発熱抵抗素子から前記記録中の発熱抵抗素子への熱的影
   響に合わせて、記録される画素が所望の濃度階調になる
   ように、前記記録中の発熱抵抗素子への印加エネルギを
   補正する濃度階調制御型サーマルプリンタにおいて、前
   記記録中の発熱抵抗素子に対する前記近傍の発熱抵抗素
   子からの熱的影響の演算手段として、発熱抵抗素子への
   通電時間を複数に分割し、各々の分割された時間域で、
   近傍の各発熱抵抗素子が記録中の発熱抵抗素子に及ぼす
   熱的影響を関数近似して算出す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。
2. 【請求項２】 前記通電時間の各々の分割された時間域
   において、前記近傍発熱抵抗素子からの熱的影響を、前
   記近傍発熱抵抗素子の発熱量と通電開始後の経過時間を
   変数とした近似式により求めることを特徴とする請求項
   １記載の濃度階調制御型サーマルプリンタにおける印加
   エネルギ制御方法