JPH05338247A - サーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーマルヘッドの温度の影響を受けることな
く、画像データに応じた面積のインクドットを記録す
る。 【構成】 サーマルヘッド２２には、細長な発熱素子が
主走査方向にライン状に設けられており、記録紙３２に
対して副走査方向に移動する。１画素は、１６本のサブ
ラインで構成され、各サブラインに発熱素子が対面して
いるときに、発熱素子にパルス電流を与えて発熱させ
る。ドットパターンＬＵＴは、サブラインの位置を検出
するカウンタの出力信号を比較データに変換する。各サ
ブラインの記録時に、比較データと画像データとか比較
され、画像データの方が大きい場合には、発熱素子を通
電するための駆動信号が出力される。ドットパターンＬ
ＵＴには、ドットパターンが異なった複数のテーブルが
記憶されており、システムコントローラ２１からの切換
え信号によって１個のテーブルが選択される。システム
コントローラ２１は、サーミスタ２３で検出したサーマ
ルヘッド２２の温度に応じたテーブルに切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面積階調法によって中
間調画像を記録するサーマルプリンタに関し、更に詳し
くは、サーマルヘッドの温度に応じてドットパターンを
変更するようにしたサーマルプリンタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリンタでは、複数の発熱素子
を主走査方向にライン状に配列したサーマルヘッドが用
いられ、サーマルヘッドを記録紙に対して相対的に副走
査方向に移動しながら、記録紙にインクドットを記録し
ている。また、副走査方向に並んだ複数のサブラインで
１個の画素を構成し、サーマルヘッドが副走査方向に１
個のサブライン分移動する毎に、主走査方向に細長な発
熱素子を駆動し、画像データに応じてインクが記録され
るサブラインの本数を変え、それにより１画素内に記録
されるインクドットの面積から中間調を表現するプリン
ト方法が知られている（例えば特開平４ー１９１６３
号）。この面積階調法は、インクドット自体の濃度を調
節することができないプリンタ、例えばインクフイルム
の背後を加熱して溶融又は軟化したインクを記録紙に転
写する溶融型熱転写プリンタに対して特に好適である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーマルヘッド
は、蓄熱特性や放熱特性の影響によって、画素に記録さ
れるインクドットの面積を画像データに応じて正確に制
御することが困難であった。例えば、連続した高濃度デ
ータ部の間に、低濃度データ部を印字する場合等では、
局部的な蓄熱効果により所定の濃度より高めに印字され
ることになる。

【０００４】本発明は、サーマルヘッドの熱的影響を是
正し、インクドットの面積を正確に制御し、その結果正
確な濃度で印字することができ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ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のサーマルプリンタは、発熱素子の温度を検
知する温度センサーと、温度範囲に応じて少なくとも２
種類のテーブルを備え、各テーブルにはサブラインの位
置に対する比較データが記憶されているドットパターン
ＬＵＴと、温度センサーで検出した温度に応じて２種類
のテーブルの一方を選択するテーブル選択手段と、発熱
素子が対面しているサブラインの位置を検出するカウン
タと、このカウンタの出力信号に基づいてドットパター
ンＬＵＴから読み出した比較データと画像データとを比
較し、この比較結果からサブラインにインクを記録すべ
きことを表す駆動信号を発生するコンパレータと、この
駆動信号に応じて発熱素子の通電を制御するドライバと
を設けたものである。

【０００６】

【実施例】図１において、時系列の画像信号は、入力端
子１０を介してＡ／Ｄ変換器１１に送られ、タイミング
信号発生回路１２からのサンプリング信号に同期して、
十進法で「１」〜「２５６」に対応した８ビットの画像
データに変換される。この８ビットの画像データは、メ
モリコントローラ１３によって制御されるフレームメモ
リ１４に書き込まれる。プリント時には、主走査方向に
並んだ１行分例えばＭ個の画素の画像データをフレーム
メモリ１４から順番に読み出して駆動信号変換回路１５
に送る。モニタ時には、フレームメモリ１４から読み出
した画像データがＤ／Ａ変換器１６でアナログ信号に変
換されてから、出力端子１７を介してモニタ（図示せ
ず）に送られる。

【０００７】前記駆動信号変換回路１５には、タイミン
グ信号発生回路１２からのクロック及びドットクリア信
号と、プラテン同期信号発生回路２０からのプラテン同
期信号と、システムコントローラ２１からのテーブル切
換え信号とが入力されており、サーマルヘッド２２の温
度を考慮して、画像データを駆動信号に変換する。すな
わち、画像データとサーマルヘッド２２の温度に応じた
ドットパターンが選択され、１画素を構成するｎ本のサ
ブラインのうち、インクを記録すべきサブラインの本数
が決定される。この実施例では、図４に示すように、１
画素が１６本のサブラインで構成されているが、写真と
ほぼ同じ中間調を表現するには、サブライン数ｎとして
「３２」〜「１２８」を用いるのがよい。

【０００８】前記サーマルヘッド２２の温度を検出する
ために、温度センサー例えばサーミスタ２３がサーマル
ヘッド２２が取り付けられている。このサーミスタ２３
は、温度に応じて抵抗値が変化するから、これに流れる
電流が変化する。この電流は、電圧変換回路２４で電圧
に変換されてから、Ａ／Ｄ変換器２５で温度データに変
換される。この温度データは、システムコントローラ２
１に送られ、温度範囲が判定される。

【０００９】Ｍ個の駆動データは、サーマルヘッドドラ
イバ２６を介してサーマルヘッド２２に送られる。この
サーマルヘッドドライバ２６には、通電時間制御回路２
７からのストローブ信号が入力されており、各サブライ
ンを記録する際に、発熱素子の通電時間が制御される。
図４に示すように、サーマルヘッド２２には、発熱素子
２２Ａ〜２２Ｍが主走査方向に配列されており、各発熱
素子は主走査方向の長さがＡ，副走査方向の長さがＢの
細長な形状をしている。なお、副走査方向の長さが２０
μｍと狭いため、連続して通電すると発熱量が高くなり
過ぎて短時間で焼損する。そこで、各発熱素子２２Ａ〜
２２Ｍをパルス駆動することで、焼損を防いでいる。

【００１０】モータドライバ３０は、システムコントロ
ーラ２１によって制御されてパルスモータ３１を駆動
し、記録紙３２を巻き付けたプラテンドラム３３を回転
させる。このパルスモータ３１は、１個のパルスで１サ
ブステップだけプラテンドラム３３を回転させ、例えば
３サブステップによってプラテンドラム３３が１ステッ
プだけ回転される。この実施例では、１６階調の画像を
記録するために、パルスモータ３１の１６ステップで記
録紙３２が１個の画素３７の副走査方向の長さＬだけ移
動され、各ステップ毎に一定幅のパルス電流が発熱素子
に供給される。記録紙３２には、ローラ３４，３５に掛
けられたインクフイルム３６が密着し、記録紙３２とと
もに矢線方向に移動する。インクフイルム３６は、サー
マルヘッド２２によって背面から加熱されると、溶融又
は軟化したインクが記録紙３２に転写する。

【００１１】前記プラテンドラム３３にはロータリエン
コーダ３８が連結されており、プラテンドラム３３が１
サブステップ送られる毎にエンコーダパルスを発生し、
これをタイミング信号発生回路１２とプラテン同期信号
発生回路２０とに送る。このタイミング信号発生回路１
２は、エンコーダパルスからドットクリア信号を作成
し、これを駆動信号変換回路１５に送る。また、プラテ
ン同期信号発生回路２０は、エンコーダパルスを１個カ
ウントする毎に、１個のプラテン同期信号を発生し、こ
れを駆動信号変換回路１５に送る。なお、システムコン
トローラ２１は、タイミング信号発生回路１２からのタ
イミング信号を基にして各部をシーケンス制御する。

【００１２】図２は、駆動信号変換回路１５とサーマル
ヘッドドライバの構成を示すものである。駆動信号変換
回路１５は、シフトレジスタ４０，ラッチアレイ４１，
コンパレータアレイ４２から構成されている。シフトレ
ジスタ４０は、直列に接続されたＭ個の８ビットラッチ
回路４０Ａ〜４０Ｍから構成されている。これらの８ビ
ットラッチ回路４０Ａ〜４０Ｍは、入力端子及び出力端
子が８本であり、８ビットの画像データがパラレルに入
出力される。シフトレジスタ４０には、主走査方向で１
行を構成するＭ個の画像データが順番に入力され、タイ
ミング信号発生回路１２からのクロックに同期してシフ
トされる。

【００１３】前記シフトレジスタ４０に、ラッチアレイ
４１が接続されている。このラッチアレイ４１は、各画
像データをラッチするためにＭ個の８ビットラッチ回路
４１Ａ〜４１Ｍから構成されている。シフトレジスタ４
０でパラレルな状態に変換されたＭ個の画像データは、
タイミング信号発生回路２０からのドットクリア信号で
ラッチアレイ４１にラッチされる。このドットクリア信
号は、プラテン同期信号の１６回の立下がりに対して１
回「Ｈ」となる。このラッチアレイ４１には、コンパレ
ータアレイ４２が接続されている。このコンパレータア
レイ４２は、Ｍ個の８ビットマグニチュードコンパレー
タ４２Ａ〜４２Ｍから構成され、ドットパターンＬＵＴ
（ルックアップテーブルメモリ）４３の比較データより
も画像データが大きいときにのみ、「Ｌ」の駆動信号を
出力する。

【００１４】前記コンパレータアレイ４２は、サーマル
ヘッドドライバ２６が接続されている。このサーマルヘ
ッドドライバ２６は、Ｍ個のＮＡＮＤゲート回路２６Ａ
〜２６Ｍからなり、各ＮＡＮＤゲート回路２６Ａ〜２６
Ｍには、通電時間制御回路２７のストローブ信号とコン
パレータの出力信号とが別々に入力されている。コンパ
レータの出力信号が「Ｌ」のときに、「Ｌ」のストロー
ブ信号が入力されると、ＮＡＮＤゲート回路の出力信号
が「Ｌ」となる。このストローブ信号は、発熱素子の通
電時間を規制するものであり、プラテン同期信号に同期
して１個だけ発生する。この実施例では、サブラインが
１６本であるから、１画素の記録に対して１６個発生す
る。

【００１５】前記サーマルヘッドドライバ２６には、発
熱素子アレイ４５が接続されており、この発熱素子アレ
イ４５は、主走査方向に一列に並んだＭ個の発熱素子２
２Ａ〜２２Ｍからなる。各発熱素子２２Ａ〜２２Ｍは、
対応したＮＡＮＤゲート回路２６Ａ〜２６Ｍが「Ｌ」に
なっているときに通電され、インクフイルム３６の背後
を加熱して、インクを記録紙３２に転写する。

【００１６】カウンタ４４は、記録紙３２が１サブライ
ン分移動される毎に発生するプラテン同期信号をカウン
トし、１個の画素３７内でのサブライン位置を検出す
る。また、このカウンタ４４は、ドットクリア信号によ
ってプラテン同期信号の１６回の立下がり毎に零にリセ
ットされる。このカウンタ４４から出力された８ビット
の出力信号は、アドレス信号としてドットパターンＬＵ
Ｔ４３に送られる。このドットパターンＬＵＴ４３に
は、表１に示す低温用テーブル，表２に示す中温用テー
ブル，表３に示す高温用テーブルの３種類が記憶されて
いる。なお、テーブルの種類は、２種類，４種類等であ
ってもよい。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】前記ドットパターンＬＵＴ４３は、画像デ
ータをドットパターンに変換するとともに、２５６階調
数の画像データを１６階調数に圧縮する。システムコン
トローラ２１は、サーマルヘッド２２の温度に応じて、
テーブル切換え信号を発生し、表１〜表３の３種類のテ
ーブルの１つを選択する。この選択されたテーブルを使
用して、カウンタ４４の出力信号に応じた比較データが
読み出され、コンパレータアレイ４２に送られる。

【００２１】次に、図３を参照して上記実施例の作用に
ついて説明する。画像入力時には、入力端子１０にスキ
ャナーやビデオ再生機が接続され、アナログの画像信号
がＡ／Ｄ変換器１１に入力される。このＡ／Ｄ変換器１
１でデジタル信号に変換された２５６階調数の画像デー
タは、フレームメモリ１４に書き込まれる。

【００２２】プリント時には、システムコントローラ２
１は、モータドライバ３０を介してパルスモータ３１を
駆動させ、記録紙３２を保持したプラテンドラム３３を
ステップ回転させる。このプラテンドラム３３の回転
は、ロータリエンコーダ３８で検出され、これから出力
されたエンコーダパルスがタイミング信号発生回路１２
とプラテン同期信号発生回路２０とに送られる。タイミ
ング信号発生回路１２は、エンコーダパルスをもとにし
て作成したタイミング信号をシステムコントローラ２１
に送る。このシステムコントローラ２１は、タイミング
信号を基準にして、各部が同期するようにシーケンス制
御する。

【００２３】前記タイミング信号発生回路１２は、エン
コーダパルスをもとにしてドットクリア信号を発生し、
これを駆動信号変換回路１５に送る。プラテン同期信号
発生回路２０もエンコーダパルスから、プラテンドラム
３３が１サブライン分移動する毎に１個のプラテン同期
信号を発生して、これを駆動信号変換回路１５に送る。

【００２４】また、サーマルヘッド２２の温度は、サー
ミスタ２３によって検出され、温度データがシステムコ
ントローラ２１に取り込まれる。このシステムコントロ
ーラ２１は、サーマルヘッド２２の温度を常時監視して
おり、サーマルヘッド２２の温度が高温，中温，低温の
いずれであるかを判定する。例えば、中温の場合には、
ドットパターンＬＵＴ４３に切換え信号を送って、表２
に示す中温用テーブルに切り換える。

【００２５】前記システムコントローラ２１は、記録紙
３２がプリント開始位置に達する直前に、読出し信号を
メモリコントローラ１３に送る。このメモリコントロー
ラ１３は、主走査方向に伸びた第１行を構成するＭ個の
画素の画像データをフレームメモリ１４から順番に読み
出す。このＭ個の画像データは、駆動信号変換回路１５
のシフトレジスタ４０に送られる。このシフトレジスタ
４０は、タイミング信号発生回路１２からのクロックに
よって、Ｍ個の画像データをシフト及びラッチする。こ
のラッチされたＭ個の画像データは、記録紙３２の記録
開始位置が発熱素子アレイ４５に対面したときに、タイ
ミング信号発生回路１２から出力されたドットクリア信
号によって、ラッチアレイ４１にラッチされる。

【００２６】また、ドットクリア信号によってカウンタ
４４がリセットされ、その内容が十進法で零になる。こ
のカウンタ４４が零になると、表２のテーブルに示され
ているように、十進法で「１５」の比較データがドット
パターンＬＵＴ４３から出力される。図３に示すよう
に、画像データが十進法で「３０」の場合には、マグニ
チュードコンパレータ４２Ａから「Ｌ」の信号が出力さ
れる。この状態で、通電時間制御回路２７から「Ｌ」の
ストローブ信号が出力されると、ＮＡＮＤゲート回路２
６Ａの出力が「Ｌ」となる。発熱素子２２Ａに電圧Ｖ_P
が印加されているから、ＮＡＮＤゲート回路２６Ａに向
かって電流が流れる。この電流が流れる時間は、ストロ
ーブ信号で規制されるから、発熱素子２２Ａには幅が一
定なパルス電流が供給されることになる。

【００２７】前記発熱素子２２Ａは、パルス電流によっ
て発熱して、インクフイルム３６の背後を加熱し、イン
クを記録紙３２に転写する。これにより、図４に示すよ
うに、第１サブラインにインクドットが記録される。こ
の転写後にプラテンドラム３３が１サブライン分回転す
るから、発熱素子２２Ａには第２サブライン目が対面す
る。カウンタ４４は、プラテン同期信号によってインク
リメントされて内容が「１」となる。この場合には、ド
ットパターンＬＵＴ４３から「３１」の比較データが出
力される。この比較データは、画像データよりも大きい
ので、８ビットマグニチュードコンパレータ４２Ａの出
力信号は「Ｈ」となる。これにより、ＮＡＮＤゲート回
路２６Ａの出力信号が「Ｈ」となるから、第２番目のス
トローブ信号が入力されても発熱素子２２Ａが通電され
ない。したがって、発熱素子２２Ａは、画素３７の第１
サブラインにのみインクを転写する。

【００２８】同様に、画像データが「４０」の場合に
は、カウンタ４４の内容が「２」になるまで、マグニチ
ュードコンパレータ４２Ａの出力が「Ｌ」であるから、
第１サブラインと第２サブラインの両方にインクが転写
される。画像データが最高値である「２５６」の場合に
は、マグニチュードコンパレータ４２Ａの出力が、１画
素の記録中「Ｌ」に保たれから、第１〜第１６のサブラ
インの全てにインクが転写される。また、画像データが
「１５」より小さい場合には、いずれのサブラインにも
インクが記録されない。

【００２９】このように、プラテンドラム３３は、１６
個のステップ回転で１個の画素３７の副走査方向の長さ
Ｌだけ移動し、各ステップの間で発熱素子にパルス電流
を供給して、画像データに応じたサブライン数のインク
ドットを記録する。第１行に属するＭ個の画素の記録中
に、第２行に属するＭ個の画素の画像データが８ビット
シストレジスタ４０に入力されるから、第１行の記録が
終了すると第２行の記録が引き続いて行われる。

【００３０】サーマルプリンタを温度が高い環境、又は
連続プリント後のヘッドが蓄熱した状態で使用する場合
には、所定のサブライン数を記録した直後も、蓄熱の影
響で発熱素子がインク転写温度以上に保たれていること
が多く、この場合にはインクの特性によって記録される
サブラインの本数が増えることになる。そこで、サーマ
ルヘッド２２が所定温度よりも高い場合には、システム
コントローラ２１はテーブル切換え信号をドットパター
ンＬＵＴ４３に送って、表３に示す高温用テーブルに切
り換える。この高温用テーブルは、発熱素子の発熱回数
が「１」だけ少ないドットパターンになっているため、
結果的に中温テーブルを使用した場合と同じ面積のイン
クドットを記録することができる。

【００３１】温度が低い環境下又は最初の印字を行う場
合等でサーマルプリンタを使用するときには、発熱素子
が冷却しすぎているため、通電を開始しても、インクの
転写温度に達しないことがある。この場合には、インク
が記録されるサブラインの本数が減少することになる。
サーマルヘッド２２が所定温度よりも低い場合には、シ
ステムコントローラ２１はテーブル切換え信号をドット
パターンＬＵＴ４３に送って、表１に示す低温用テーブ
ルに切り換える。この低温用テーブルは、発熱素子の発
熱回数が「１」だけ多いドットパターンになっている。
なお、本実施例では、ドットパターンの増減を「１」と
したが、インクの特性によりこの値は適宜変化する。

【００３２】上記実施例では便宜上、モノクロプリント
について説明したが、本発明は、カラープリントにも利
用することができる。このカラープリントでは、入力端
子１０とＡ／Ｄ変換器１１との間にデコーダを設け、カ
ラービデオ信号を３色信号に分離する。そして、各色信
号をデジタル変換してから、色毎に設けた３種類のフレ
ームメモリに書き込む。プリント時には、プリントすべ
き色のフレームメモリを指定して画像データを読み出
す。そしてプラテンドラムを３回転させて３色面順次で
画像を記録する。また、このカラープリントでは、シア
ンインクエリア，マゼンタインクエリア，イエローイン
クエリアを所定の順番で形成したカラーインクフイルム
が用いられる。

【００３３】また、記録紙とインクフイルムとを一次元
に相対移動させるラインプリンタについて説明したが、
本発明は、相対移動が二次元であるシリアルプリンタに
対しても利用することができる。このシリアルプリンタ
では、移動自在なサーマルヘッドが用いられ、そして記
録紙の送り方向に複数の発熱素子がライン状に配列され
ている。したがって、シリアルプリンタでは、記録紙の
送り方向及び発熱素子の配列方向が主走査方向であり、
サーマルヘッドの移動方向が副走査方向となる。

【００３４】前記実施例では、発熱素子とサブライン
は、その副走査方向の長さが同じであるが、耐熱性を考
慮して発熱素子の方を長くしてもよい。この場合には、
第１サブラインの幅が第２〜第１６サブラインに比べて
幅広となる。また、１個のパルス電流で１個のサブライ
ンを記録しているが、ストローブ信号を複数個出力する
ことで、複数のパルス電流を発熱素子に供給し、複数の
駆動で１本のサブラインを記録してもよい。更に、本発
明は、面積階調法で中間調画像をプリントするものであ
れば、昇華型熱転写プリンタ，感熱プリンタ等であって
も適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、サーマルヘッドの温度を監視して、その温度に応じ
てドットパターンを変更するから、環境温度が違ってい
る場合であっても、同じ画像データに対しては、インク
ドットの面積を同じに保つことができる。結果として同
一濃度を保つことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融型熱転写プリンタの概略図である。

【図２】駆動信号変換回路とサーマルヘッドドライバの
構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示す回路のタイミングチャートである。

【図４】発熱素子の記録状態を示す説明図である。

【符号の説明】

２２ サーマルヘッド ２２Ａ〜２２Ｍ 発熱素子 ２３ サーミスタ ３７ 画素 ４３ ドットパターンＬＵＴ ４４ カウンタ ４５ 発熱素子アレイ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/23 １０２ Ｂ 9186−5Ｃ 8907−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/20 １１７ Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長な発熱素子を主走査方向に配列した
   サーマルヘッドを用い、このサーマルヘッドと記録紙の
   一方を副走査方向に移動しながら、各発熱素子で１個の
   画素を構成する複数のサブラインを順次記録し、１個の
   画素内に記録されたインクドットの面積から中間調を表
   現するサーマルプリンタにおいて、発熱素子の温度を検
   知する温度センサーと、温度範囲に応じて少なくとも２
   種類のテーブルを備え、各テーブルにはサブラインの位
   置に対する比較データが記憶されているドットパターン
   ＬＵＴと、温度センサーで検出した温度に応じて２種類
   のテーブルの一方を選択するテーブル選択手段と、発熱
   素子が対面しているサブラインの位置を検出するカウン
   タと、このカウンタの出力信号に基づいてドットパター
   ンＬＵＴから読み出した比較データと画像データとを比
   較し、この比較結果からサブラインにインクを記録すべ
   きことを表す駆動信号を発生するコンパレータと、この
   駆動信号に応じて発熱素子の通電を制御するドライバと
   を設けたことを特徴とするサーマルプリンタ。