JPH07101097A

JPH07101097A - サーマルプリンタ

Info

Publication number: JPH07101097A
Application number: JP24924293A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mizushina; 隆広水品
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1995-04-18

Abstract

(57)【要約】【目的】美しい画像を印字するための滑らかなドット階
調を実現するヘッド先端構造を備えたサーマルプリンタ
を提供する。【構成】印字ヘッドには画像の主走査１ライン分の最大
データ数に対応する数の発熱体７が主走査方向の印字ピ
ッチＰと同一間隔で配列され、発熱体７の副走査方向の
両端にコモン電極８とセグメント電極９が接続する。こ
れら接続する両電極の幅寸法は発熱体７の横寸法Ｗより
２／３小さく形成さされている。発熱体７は両電極によ
り選択的に印加エネルギー（印加電圧パルス）を供給さ
れて中心部から極めて集中的に発熱し、この中心部の発
熱による熱エネルギーが印加エネルギーの大きさに応じ
て順次周辺部に伝播・拡散していく。この熱エネルギー
をインクリボンに伝達して、低濃度階調の段階から階調
に応じたインクの完全剥離を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】発熱ヘッドの熱制御に基づいて感
熱紙か又はインク転写により普通紙に印字を行うサーマ
ルプリンタに係わり、特に美しい画像を再現する滑らか
な１ドットの発色面積を変化させるドット階調の印字を
行うサーマルプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、サーマルプリンタは、印字ヘ
ッド先端に備えた多数の発熱体を印字データに基づき選
択的に発熱させることによって、画素毎に感熱紙を発色
させ又は普通紙にインクリボンのインクを転写（溶融転
写又は昇華転写）して画像の印字を行っている。

【０００３】図９は、溶融転写の場合における階調表現
方法を模式的に表したものである。同図に示す画素Ｄの
大きさは、１印字ドットの最大発色寸法を表し、この範
囲内で、転写されたインクの広がりｄ（以後、印字画素
ｄという）が濃度階調に応じて同心円状に拡大又は縮小
して変化する。同図では、画素Ｄの幅ｍは、主走査方向
（印字動作の横方向）の印字ピッチと一致しており、ま
た画素Ｄの長さｎは、副走査方向（印字動作の縦方向）
の印字ピッチと一致している。通常、サーマルプリンタ
による印字ピッチは１ｍｍ（ミリメートル）当たり８ド
ット程度のものが多い。同図に示す画素Ｄの印字ピッチ
を主、副走査方向共に８ドット／１ｍｍとすれば、画素
Ｄの幅及び長さは共に１２５μｍ（ミクロン）である。

【０００４】ところで、上記の主走査方向の印字ピッチ
ｍは、図１０(a) に示すように発熱体１の配列間隔で決
る。そして、これらの発熱体１の数は、画像の主走査１
ライン分の最大データ数（最多画素数）に対応してい
る。また、副走査方向の印字ピッチｎは、用紙送り量
（用紙送り距離）と印字タイミングによって決る。

【０００５】従来、発熱体１の横幅ｍ′の寸法は、主走
査方向の印字ピッチｍに殆ど等しく（ｍ′≒ｍ）、ま
た、縦長ｎ′の寸法は、副走査方向の印字ピッチｎに等
しいか又は大（ｎ′≧ｎ）であるように形成されてい
る。この発熱体１は、副走査方向の両端が、発熱体１の
寸法（横幅ｍ′）と等しい対向幅を形成するコモン電極
２及びセグメント電極３にそれぞれ接続し、両電極によ
り選択的に印加エネルギー（通常は印加電圧パルス）を
供給されて発熱し、この発熱に基づく熱エネルギーを感
熱紙又はインクリボンに伝達する。

【０００６】図１１に、このような構成の印字ヘッドを
用いてインクリボンからのインク転写により印字を行う
場合の状態を断面図で模式的に示す。同図に示すよう
に、印字ヘッドのヘッド基板４の先端部には、ヘッド基
板４上に配線された電極（同図には図示していない）に
接続する発熱体１が配設されている。この発熱体１上を
用紙ｐとインクリボンｒが互いに当接した状態で通過し
た後分離され、用紙ｐは同図の矢印Ａで示す上方向に搬
送され、インクリボンｒは同図の矢印Ｂで示す下方向に
排出される。発熱体１上を通過するとき、発熱体１から
インクリボンｒのベースフィルムｒ₂を介して伝達され
る熱量に応じてベースフィルムｒ₂上のインクｒ₁が溶
融して用紙ｐ面に転写される。この転写されるインクｒ
₁の広がりの程度（図９の印字画素ｄの大きさの変化）
により画素濃度（印字ドットの濃度）が変化する。つま
り、図１１に示す副走査方向（用紙ｐ及びインクリボン
ｒの搬送方向）でみると、１ドット当たりのインクｒ₁
の用紙ｐへの転写量が、発熱体１からの伝達熱量に基づ
いてゼロから最大ｎまでの範囲で変化する。そして、こ
の発熱体１からの伝達熱量は、発熱体１に供給される印
加エネルギーに応じて変化する。したがって、画素の濃
度階調に応じて発熱体１に供給する印加エネルギーを制
御すればドット階調（印字画素ｄの大きさ変化による発
色ドット面積の変化）のある印字ができる。

【０００７】上記のヘッド基板４の先端に設けられる発
熱体には、図１０(b) に示すように、主走査方向に延在
する一本の発熱体１′で構成されたものもある。これ
は、主走査方向に交互に配設された細い配線からなるコ
モン電極２′及びセグメント電極３′が発熱体１′に当
接する形で構成される。この場合、１本のセグメント電
極３′と、その両側の２本のコモン電極２′間にある発
熱体１′の２カ所の非当接部分１′ａが両電極からの印
加エネルギーにより発熱する。この両電極間にある２カ
所の非当接部分１′ａからなる発熱部が、同図(a) の発
熱体１に対応する。そして、この場合も、２カ所の非当
接部分１′ａからなる発熱部の横幅ｍ′及び縦長ｎ′の
寸法は、同図(a) の発熱体１の場合と同様に、画素Ｄの
主、副走査方向の印字ピッチｍ、ｎにほぼ等しいか又は
大である。そして、この場合も発熱部（２カ所の非当接
部分１′ａ）を挟んで対向する両電極の対向幅は、発熱
部の寸法（この場合は縦長ｎ′）に等しい。

【０００８】このように、従来は、発熱体の発熱部（図
１０(a) の発熱体１又は同図(b) の非当接部分１′ａ）
の形状を、画素Ｄの主、副走査方向の印字ピッチｍ、ｎ
にほぼ等しいか或いは大きくなるように形成すると共
に、発熱部に印加エネルギーを供給する両電極の発熱部
への接続幅を、発熱部の寸法（図１０(a) ではｍ′、同
図(b) ではｎ′）と同じにしている。そして、発熱部１
又は１′ａに供給する印加エネルギーの大小により発熱
部１又は１′ａの熱の広がりを制御してドット階調のあ
る印字を行うようにしていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
上述した構成の発熱部により印字を行って、下記のよう
な数々の問題が発生した。以下、これらの問題を溶融型
熱転写方式の場合を取り上げて説明する。

【００１０】溶融型熱転写方式では、先ず濃度０印字
（印字ドットのインク広がり面積が０）から最大濃度印
字（印字ドットのインク広がり面積が最大、印字画素ｄ
＝画素Ｄ）まで、濃度階調に合せて発熱体１に供給する
印加エネルギーを段階的に分割する。これは経験的に得
られる印字ドットのインクの広がり方及び濃度曲線に合
うように、印加電圧パルス幅を変化させるか、あるいは
単位時間当たりの印加電圧を変化させる等のことにより
行う。このように印字画像のドット階調数に応じて供給
する印加エネルギーを段階的に変化させて階調制御を行
うが、このとき発熱体１の熱分布は図１２(a) 〜(i) の
ようになる。

【００１１】同図(a) は、濃度０印字に対応する印加エ
ネルギー零の状態を示し、同図(b)〜(i) は、最小濃度
から最大濃度までのドット階調に対応する印加エネルギ
ーによる発熱体１の熱分布５を８段階に分けて抽出した
ものである。同図は模式的に表したものであり、例えば
同図(b) に示す熱分布５が図では発熱体１の上端に達し
ていないからといって、実際の熱エネルギーが発熱体１
の上端に達していないということではない。熱分布があ
れば熱エネルギーは発熱体１の上端に達している。同図
(b),(c) の分布図は、例えば熱分布が低い即ち発熱体１
からインクリボンｒに伝達される熱エネルギーが低いこ
とを表し且つ伝達される熱エネルギーにむらがあること
を示している。これらのむらは発熱体１が単一の素材で
構成されていないこと及び発熱体の微細構造に対する制
作技術上の問題から発生する。また、同図(d) 〜(h)
は、発熱体１内において熱は初め横方向に広がり、その
後上方向に広がることを示している。また、同図(i)
は、印加エネルギーの上限における熱分布状態を示して
いる。このとき、後述するように、ドット階調が最大と
なり、これ以上、印加エネルギーの供給は無用な状態で
ある。

【００１２】このような発熱体１内の熱分布に応じて発
熱体１から伝達される熱エネルギーに基づいて、インク
ｒ₁がインクリボンｒから用紙ｐに転写される。このイ
ンクｒ₁の転移状態は、大別して２通りあり、これを図
１３に示す。同図に示すように、インクリボンｒ上のイ
ンクｒ₁は一定の厚さの層をなしている。インクリボン
ｒに供給される熱エネルギーが小さいと、インクｒ₁は
層の途中から剥離し（以下、インク状剥離という）、不
完全な剥離インクｒ₃となって用紙ｐ面に転移する。こ
れに対して、熱エネルギーがある大きさ以上であれば、
最下層（ベースフィルムｒ₂面）から剥離し（以下、面
状剥離という）、完全な剥離インクｒ₄となって用紙ｐ
面に転移する。

【００１３】前述したように、濃度階調は、インクその
ものの濃度で表現するのではなく画素Ｄ内のインクの広
がり、即ち印字画素ｄの大きさ変化で表現する。したが
って印字されるインクそのものに濃淡があってはなら
ず、常に最大濃度（面状剥離）でなければならない。こ
のことから、面状剥離したインクｒ₄は最大濃度である
ため理想的な剥離状態であるといえる。一方、インク状
剥離したインクｒ₃は最大濃度ではないから、濃度階調
を忠実に表現できるとはいえない。

【００１４】従来は、このようなインク状剥離及び面状
剥離の状態が、図１２に示した発熱体１の熱分布に対応
して、即ち印加エネルギーの変化に対応して、図１４に
示すような状態で発生した。図１４(a) に示すインク状
剥離のインクｒ_3-10〜ｒ_3-30の３つの状態及び面状剥離
のインクｒ_4-10の状態は、例えば図１２(b) 〜(d) 及び
(e) に示した発熱体１の熱分布状態に対応する。上記図
１４(a) は、低濃度階調に対応する印加エネルギーの段
階ではインク状剥離の状態でインクが剥離し、中間濃度
階調に対応する印加エネルギーの段階ではインク状剥離
と面状剥離が混在する状態でインクが剥離することを示
している。そして、図１４(b) に示す面状剥離インクｒ
_4-10〜ｒ_4-50の５つの状態は、例えば図１２(e) 〜(i)
に示した発熱体１の熱分布状態に対応している。上記の
図１４(b) は、ある濃度以上の濃度階調に対応する印加
エネルギーの段階では、面状剥離の状態で順次剥離面積
を広げてインクが剥離することを示している。

【００１５】このような熱の広がり（熱分布）に基づく
インク剥離において、従来、発熱体１に供給される印加
エネルギーと濃度（ドット階調）との関係は、図１５に
示すような濃度特性曲線になることが知られている。同
図に示すように、この濃度特性は、一方では濃度発生と
なるインク剥離開始（図１４(a) のｒ_3-10参照）を起こ
すための最低印加エネルギーＪ(th)が比較的大きく、他
方では最大濃度Ｄ(m)となる最大剥離（図１４(b) のｒ
_4-50参照）を起こすための上限印加エネルギーＪ(m) が
比較的小さい。即ち、最低印加エネルギーＪ(th)から上
限印加エネルギーＪ(m) まで印加エネルギーが変化する
幅が小さく、印加エネルギーＪ(n) に対する濃度Ｄ(n)
の特性曲線αは傾斜角が比較的大きくなって、曲線が全
体として縦長に立った急峻な形で表される。

【００１６】このように最低印加エネルギーＪ(th)から
上限印加エネルギーＪ(m) まで印加エネルギーが変化す
る幅が小さいため、この小さい変化幅の中でドット階調
を得るためには微小な印加エネルギー制御が必要であ
る。また、濃度特性曲線αが立っているため、ヘッド抵
抗値のバラツキ、印加エネルギーのバラツキ（電圧、パ
ルス幅等のバラツキ）、環境変化によるバラツキ等によ
る曲線変動α₁，α₂により濃度バラツキΔＤ(n) が大
きくなる。したがって階調濃度が不安定になり、これら
の補正制御が極めて困難になる。これらのことから、ド
ット階調は一般に不安定である。

【００１７】また、最低印加エネルギーＪ(th)近傍での
発熱体１の熱分布は、発熱体１の微小な抵抗値分布のバ
ラツキ（材料、厚さ、気泡、不純物、バラツキ）によ
り、図１２(b) に示したように発熱体１の全領域にわた
り不均一になる。このため、発熱体１と画素Ｄの大きさ
がほぼ同じであることから、画素Ｄの全域にわたって不
均一なドット印字になる。また、そればかりでなく、同
様のことが発熱体１ごとに発生し、画像全体として不均
一なドット印字分布になる。このように、低濃度の階調
領域では、ドット印字の不均一性による画像の品質低下
が発生する。

【００１８】また、人間の目による濃度変化の感じ方
は、高濃度における変化よりも低濃度の変化の方が感じ
やすい。したがって、美しい画像を表現するには低濃度
の方を滑らかに表現（低濃度領域での濃度変化を細かく
表現）した方が高印字品質の画像が得られる。

【００１９】ところが、上述した従来の印字ヘッドの構
成では、画素Ｄと発熱体１の大きさがほぼ同じ大きさで
あることに加え、印加エネルギーを供給する電極の発熱
体への接続幅が発熱体の大きさと同じ幅であるので、発
熱体全体（画素Ｄ全域）が通電の当初から一度に発熱
し、このため最低印加エネルギーＪ(th)が大きく、この
最低印加エネルギーＪ(th)で既に熱広がりが起きてしま
い低濃度印字（小さい範囲のインク剥離）が得にくい。
即ち低濃度域での滑らかな階調が得にくい。また滑らか
な階調を得るためには理論的には極めて微小な印加エネ
ルギー制御を行えばよいが、上述したようにドット階調
が不安定であるため、現実的には低濃度階調の制御は不
可能に近い。

【００２０】また、図１４(b) に示したように、インク
の剥離が高濃度領域においてインク状剥離から面状剥離
に切り変わることにより、インク自体の濃度が不安定状
態から最大濃度状態に切り換わる。このように濃度によ
り印字の調子が変化するため印字品質が低下する。

【００２１】また、インク状剥離では、用紙ｐに転移し
た付着インク表面が凹凸状態である。一方、面状剥離で
は、ベースフィルムｒ₂面から剥離するため付着インク
表面は平らである。この付着インクの２通りの表面状態
により印字面の印字状態が異なって見える。この差異
は、図１４(a),(b) のように低濃度領域と高濃度領域間
に現れ、また中間濃度領域では異なる両方の状態が混在
して発生し、印字品質を非常に低下させる。

【００２２】以上数々の欠点を、改良するために、図１
０(c) に示すような熱集中形発熱体１″の形状が提案さ
れている。しかし、このような曲線を有する発熱体１″
及び電極（コモン電極２″及びセグメント電極３″）の
形状は、微細な構成であるだけに設計通りの精度が出し
にくく抵抗のバラツキが大きくなり、結果としてドット
階調に対応する安定した印加エネルギーを供給すること
ができない。また、そればかりでなく、微細で複雑な構
成であるためヘッド価格が極めて高価になるため問題が
多い。

【００２３】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、発熱
ヘッドを用いてインク転写により印字を行い、滑らかな
ドット階調により高品質の画像を出力出来、且つ安価な
サーマルプリンタを提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明に係わる
サーマルプリンタの構成を述べる。本発明は、主走査方
向に配列された複数の発熱体を有し、該発熱体への通電
時間を可変してインクリボン上のインクの溶融面積を可
変し該溶融されたインクを用紙に転写して階調性画像を
形成するサーマルプリンタに適用される。

【００２５】本発明のサーマルプリンタは、上記発熱体
に電流を供給する電極の幅Ｔを、発熱体の主走査方向の
サイズＷに対し、Ｔ≦Ｗ×（２／３）の関係に構成す
る。そして、上記発熱体の主走査方向のサイズＷは、例
えば請求項２記載のように、発熱体の主走査方向の配列
ピッチＰに対し、Ｗ≦Ｐ×（２／３）の関係に構成す
る。

【００２６】

【作用】この本発明によれば、発熱体の主走査方向のサ
イズＷより２／３以下の割合で狭い幅Ｔに形成された電
極により電流を供給すると、発熱体は初めは中央部から
極めて集中的に熱エネルギーを発生し、その熱エネルギ
ーが通電時間の長さに応じて順次同心円状に拡大してイ
ンクリボン上のインクを溶融する。これにより、印加エ
ネルギーに対応して低濃度の時点における小範囲のイン
クから完全剥離が行われ、低濃度の段階から滑らかなド
ット階調が得られる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳述する。図１は、一実施例の印字ヘッドの部分
構成図である。同図に示すように、印字ヘッド６には、
発熱体７が、主走査方向に、図９に示した画素Ｄの主走
査方向の印字Ｐと同一間隔で配列されている。これら配
列されている発熱体７の総数は、画像の主走査１ライン
分の最大データ数と同じである。尚、本例のサーマルプ
リンタは、主走査方向及び副走査方向共に同一の印字ピ
ッチＰで動作する構成である。そして、図１に示す発熱
体７の横寸法Ｗは、主走査方向の印字ピッチＰよりやや
小さく形成されている。また、縦寸法Ｖは、副走査方向
の印字ピッチＰと同一の大きさに形成さされている。

【００２８】上記発熱体７は、副走査方向の両端が、発
熱体７の横幅Ｗより２／３狭い幅（Ｗ×２／３）に形成
されているコモン電極８及びセグメント電極９にそれぞ
れ接続し、両電極により選択的に印加エネルギー（本実
施例では後述する印加電圧パルス）を供給されて発熱
し、この発熱による熱エネルギーをインクリボンに伝達
する。

【００２９】このような構成の印字ヘッド６による最小
濃度の印字から最大濃度の印字まで、濃度階調に合せて
発熱体７に供給される印加エネルギーに対応する熱分布
の状態を、図２(a),(b) に模式的に示す。

【００３０】図２(a) は、図１に示した発熱体７を９０
度回転させて示している。図２(b)は、その側断面図で
ある。同図は、最小濃度から最大濃度まで、ドット階調
に対応する印加エネルギーに基づく発熱体７による熱分
布を７段階に分けて抽出したものである。

【００３１】同図(a) に示すように、発熱体７の幅寸法
Ｗに比較して、コモン電極８及びセグメント電極９の幅
寸法が「（２／３）×Ｗ」という狭い形状であるため、
発熱体７の両電極が対向している領域、即ち発熱体７の
中央部分が周辺部より電気抵抗値が低くなる。したがっ
て、印加エネルギーに対応して、先ず同図に示す熱分布
ｈ₁が示すように発熱体７の中心部が極めて集中的に発
熱し、さらに印加エネルギーの印加時間の増加に伴っ
て、熱分布ｈ₂〜ｈ₇が示すように中心部から周辺部へ
と熱分布がほぼ同心円を描きながら拡大する。

【００３２】同図(b) に、上記の熱分布の変化を横から
見た状態を示す。熱分布ｈ₁は、低濃度のドット階調の
段階でも発熱体７内部で生ずる熱分布のむらの広がりが
小さいことを示している。また、熱分布ｈ₂は、発熱体
７の中心部から集中的に発熱が起こるため、低濃度のド
ット階調の早い段階で熱分布が発熱体７の上方に伝播す
ることを示している。そして、熱分布ｈ₃〜ｈ₇は、中
濃度から高濃度のドット階調の段階では、熱分布が、発
熱体７に接して基板６′上に配設されている蓄熱材１０
を介して拡大・伝播することを示している。

【００３３】図３は、このような熱エネルギー伝播の変
化に対応して剥離するインクの剥離状態を示したもので
ある。同図に示すように、低濃度の段階でインクリボン
ｒから用紙ｐに転写されるインクｒ₁に生じるインク状
剥離ｒ_3-1〜ｒ_3-3は、図２に示す低濃度の熱分布ｈ₁
に対応して狭い範囲においてのみ発生し、この範囲より
大きくは発生しない。上述したように、上方への熱分布
は早い時期に行なわれ、したがって低濃度の段階で早期
に面状剥離ｒ_4-1の状態に切り換わる。そして以後、印
加エネルギーの上昇に伴い面状剥離の状態が最大濃度
（最大面積）まで順次拡大する（同図の面状剥離インク
ｒ_4-1〜ｒ_4-9参照）。

【００３４】図４は、このような発熱体７に供給される
印加エネルギーと濃度（ドット階調）との関係を示す濃
度特性曲線である。上述したように、インク剥離を開始
させる有効な熱エネルギーの発生は、発熱体７の幅寸法
Ｗより２／３狭い幅の電極から印加される電圧パルスに
よる発熱に基づくため、印加エネルギー変化の早い段階
で発熱体７の中心部から発生し、これに要する最低印加
エネルギーＪ(th)は、同図に示すように比較的小さい。
他方、最大剥離を起こすための熱エネルギーは、発熱体
７全体に及ぶ高い熱分布に基づくが、発熱体７周辺部は
電極幅が狭いため印加電圧の通路になっていないからそ
れ自体では発熱せず、熱エネルギーは上記中心部の継続
的発熱により周囲に逐次伝播・拡大して発熱体７全体に
及ぶ。このため、これに要する上限印加エネルギーＪ
(m) が比較的大きくなる。したがって、濃度発生から最
大濃度Ｄ(m) までに、最低印加エネルギーＪ(th)から上
限印加エネルギーＪ(m) まで印加エネルギーが変化する
幅が大きくなる。つまり、印加エネルギーＪ(n) に対す
る濃度Ｄ(n) の特性曲線αは傾斜角が比較的小さく、曲
線は全体として横長に寝た形で表される。

【００３５】このように最低印加エネルギーＪ(th)から
上限印加エネルギーＪ(m) まで印加エネルギーが変化す
る幅が大きいため、ドット階調を得るための印加エネル
ギーの各階調毎に対応する変化量を大きくとることがで
きる。したがって、階調制御が容易である。また、濃度
特性曲線αが横長に寝ているため、ヘッド抵抗値バラツ
キ、印加エネルギーバラツキ（電圧、パルス幅バラツ
キ）、環境変化によるバラツキ等による曲線変動α₁，
α₂による濃度バラツキΔＤ(n) が小さい。したがって
階調濃度が安定し、補正制御も容易である。これらのこ
とから、ドット階調は極めて良好である。

【００３６】また、最低印加エネルギーＪ(th)近傍での
発熱体７の熱分布のむら（バラツキ）は、図２(b) に示
したように発熱体７の幅に比較して狭い範囲である。こ
のように、上記むらの発生が極めて低濃度の段階（超低
濃度領域）でしか発生しないことから、視覚的には感知
できない程度のものであり、画像の品質に影響すること
は全くないといえる。

【００３７】そして、低濃度の段階で早くもインク状剥
離の状態から面状剥離の状態に切り変わるため、低濃度
の領域を滑らかに即ち低濃度領域での濃度変化を忠実に
細かく表現できばかりでなく、どの濃度階調においても
常時均一な印字の調子が得られる。したがって、高印字
品質の美しい画像が得られる。

【００３８】続いて、図５は、上述した印字ヘッド６を
備えたサーマルプリンタの構成ブロック図である。同図
において、画像データ出力部Ｋ₁は、画像データを一時
的に収納している回路であり、階調データを伴った例え
ば８ビット幅の画像データＳD を階調データ制御部Ｋ₂
に出力する。階調データ制御部Ｋ₂は、予めプログラミ
ングされた階調アーキテクチャ例えば図４に示したよう
な濃度曲線テーブルに基づいて、画像データ出力部Ｋ₁
から入力される画像データＳD に含まれる階調データに
所定の補正を行って、この補正後の画像信号を、シリア
ル印字データＳ ₄としてシリアル／パラレル変換部Ｋ₄
に出力する。制御パルス発生部Ｋ₃は、装置全体を制御
する回路であり、転送クロックＳ₀を画像データ出力部
Ｋ₁へ、データ読み込みクロックＳ₁を階調データ制御
部Ｋ₂及びシリアル／パラレル変換部Ｋ₄へ、ラッチク
ロックＳ₂及びストローブ信号Ｓ₅をシリアル／パラレ
ル変換部Ｋ₄へ、並びにモータ送り信号Ｓ₃をモータ・
ドライバＭ₁へそれぞれ出力する。モータ・ドライバＭ
₁はモータ送り信号Ｓ₃によりステッピングモータＭ₂
を駆動する。上記シリアル／パラレル変換部Ｋ₄は、階
調データ制御部Ｋ₂から入力されるシリアル印字データ
Ｓ₄をパラレルデータＳ₄′に変換して、ヘッドドライ
バＬ₁に出力する。ヘッドドライバＬ₁は、パラレルの
駆動信号Ｄdを出力して印字ヘッド６を駆動する。

【００３９】図６は、サーマルプリンタの、上記印字ヘ
ッド６を中心とする主要部の概略を示す構成図である。
同図に示すように、印字ヘッド６は、インクリボンｒの
裏面に当接するように配設される。インクリボンｒは１
対のリボンロールｒ₅、ｒ₅′により保持され、印字画
像の副走査方向である同図の矢印Ｃで示す左方向へリボ
ンロールｒ₅′により巻き取られる。上記の印字ヘッド
６が当接する反対側の面となるインクリボンｒ表面には
用紙ｐが当接し、同じく印字画像の副走査方向である同
図の矢印Ｄで示す左方向へ搬送される。プラテンｊは、
上述したステッピングモータＭ₂により、同図の矢印Ｅ
で示す反時計回りに副走査方向の印字タイミングに同期
して間欠駆動され、用紙ｐを搬送する。上記インクリボ
ンｒも、このプラテンｊの間欠駆動に同期してリボンロ
ールｒ₅′により巻き取られる。印字ヘッド６は、発熱
体７を備えた先端部を、ばね１５により同図の下方に付
勢され、インクリボンｒ及び用紙ｐを適宜にプラテンｊ
面に押圧する。

【００４０】図７は、このような印字ヘッド６と、図５
に示したヘッドドライバＬ1 及びシリアル／パラレル変
換部Ｋ₄の回路ブロック図である。同図に示すように、
シリアル／パラレル変換部Ｋ₄は、シフトレジスタＫ
_4-1、ラッチ回路Ｋ_4-2、及びＮＡＮＤ回路Ｋ_4-3から
構成されている。

【００４１】シフトレジスタＫ_4-1には、端子ＣＬＫに
入力するデータ読み込みクロックＳ ₁に同期して、端子
ＤＩＮにシリアル印字データＳ₄が順次入力する。シフ
トレジスタＫ_4-1は、シリアル印字データＳ₄を順次シ
フトして、Ｏ₀〜Ｏ_Q-1のパラレルデータに変換し、こ
のパラレルデータＯ₀〜Ｏ_Q-1をラッチ回路Ｋ_4-2へ出
力する。

【００４２】ラッチ回路Ｋ_4-2は、シフトレジスタＫ
_4-1から出力されるパラレルデータＯ ₀〜Ｏ_Q-1を、ラ
ッチクロックＳ₂の入力に同期してラッチし、このラッ
チしたパラレルデータＯ₀〜Ｏ_Q-1をＮＡＮＤ回路Ｋ
_4-3へ出力する。

【００４３】ＮＡＮＤ回路Ｋ_4-3の、上記パラレルデー
タＯ₀〜Ｏ_Q-1に対応する数の各ＮＡＮＤゲートは、一
方の入力端子に入力するストローブ信号Ｓ₅がアクティ
ブ（“１”）である期間、他方の入力端子に上記ラッチ
回路Ｋ_4-2から入力するパラレルデータＯ₀〜Ｏ_Q-1の
それぞれ対応する信号を反転してヘッドドライバＬ₁へ
出力する。

【００４４】ヘッドドライバＬ₁は、上記各ＮＡＮＤゲ
ートに対応するＱ個のアンプ（増幅器）により、ＮＡＮ
Ｄ回路Ｋ_4-3の各ＮＡＮＤゲートから入力する反転され
たデータＯ₀〜Ｏ_Q-1をそれぞれ増幅反転し、パラレル
の印字ヘッド出力Ｄｄとして印字ヘッド６へ出力する。

【００４５】印字ヘッド６の、上記Ｑ個のアンプに対応
するＮｏ．１，２・・・Ｑ−１，ＱまでＱ個ある発熱体
７は、それぞれ対応するアンプからデータ“１”（パル
ス）が入力することにより発熱する。上記アンプ出力
は、図１に示したセグメント電極９の電圧であり、ま
た、図７に示す印字ヘッド６への入力Ｓ₆は、図１に示
したコモン電極８の電圧である。上述の１回のラッチク
ロックＳ₂に対応する上記アンプの出力は１階調分に対
応する印字データ（印加エネルギー）である。

【００４６】したがって、例えば画像データが８ビット
幅の階調データからなるとすれば濃度表現には１２８階
調が得られ、この場合、上述したシリアル印字データＳ
₄がパラレルデータＯ₀〜Ｏ_Q-1に変換され、ラッチ回
路Ｋ_4-2、ＮＡＮＤ回路Ｋ_4- ₃及びヘッドドライバＬ₁
を介して印字ヘッド６に出力されるまでの一連の処理
は、主走査方向１ライン分の処理の１／１２８の処理に
対応する。そして、主走査方向１ライン分の処理に対し
てシリアル印字データＳ₄は、１２８回、シリアル／パ
ラレル変換部Ｋ₄に入力する。

【００４７】次に、図８のタイミングチャートを用い
て、上記構成のサーマルプリンタによる印字制御の動作
を説明する。同図は、(a) はタイミング期間Ｔ、(b) は
データ読み込みクロックＳ₁、(c) はシリアル印字デー
タＳ₄、(d) はラッチクロックＳ₂、(e) はストローブ
信号Ｓ₅、(f) は印字ヘッド出力Ｄｄ、及び(g) はモー
タ送り信号Ｓ₃である。

【００４８】同図(a) のタイミング期間Ｔは、主走査方
向１ライン分の最大印字期間Ｔw と用紙送り期間ＴM の
タイミングが交互にくる。この最大印字期間Ｔw のタイ
ミング内において、最初の単位印字期間ｔw に、データ
読み込みクロックＳ₁の最初のクロックＳ₁₁（同図(b)
参照）に同期して、１階調分のシリアル印字データＳ ₄₁
（同図(c) 参照）が、シフトレジスタＫ_4-1に入力し、
これがラッチクロックＳ₂（同図(d) 参照）に同期し
て、ラッチ回路Ｋ_4-2にラッチされ、ストローブ信号Ｓ
₅がアクティブ（同図(e) 参照）であることにより、Ｎ
ＡＮＤ回路Ｋ_4-3及びヘッドドライブＬ₁を介し１ライ
ン分の初期の印字ヘッド出力Ｄｄとして出力される（同
図(f) 参照）。上記単位印字期間ｔw の処理が１２８回
繰り返されてシリアル印字データＳ₄₁が１２８回積算さ
れ、この積算データＳ₄₂が、最大印字期間Ｔw の印字ヘ
ッド出力Ｄｄとなる。シリアル印字データＳ₄₁の、最低
階調（白は含まない）の印字ドットに対応するデータ
（“１”）は、最初の単位印字期間ｔw だけ出力され、
最高階調の印字ドットに対応するデータは全ての単位印
字期間ｔw 、即ち１２８単位印字期間で出力される。中
間階調の印字ドットに対応するデータは、最初の単位印
字期間ｔw から階調数に対応する単位印字期間ｔw 数だ
け連続して出力される。そして、非印字（白）の場合は
“０”が出力される。

【００４９】このように、主走査方向１ライン分の印字
処理において、最低階調から最高階調まで階調制御がな
され、この制御に応じて、前述したように低階調の段階
から面状剥離するインクにより、画素Ｄ内での、階調に
忠実な印字画素ｄの広がりが得られる。

【００５０】この後、用紙送り期間ＴM で、モータ送り
信号Ｓ₃により、用紙ｐ及びインクリボンｒを副走査方
向にピッチＰだけ搬送し、再び最大印字期間Ｔw のタイ
ミングで次の主走査方向１ライン分の印字を行う。上記
用紙送り期間ＴM は、ステッピングモータＭ₂の送り動
作の遅速に対応して長くも短かくもなる。即ちステッピ
ングモータＭ₂の送り動作は全体として印字処理の遅速
に影響する。

【００５１】尚、本実施例では、発熱体７の幅寸法Ｗを
主走査方向の印字ピッチＰとほぼ同一の大きさに形成し
ているが、発熱体７の幅寸法Ｗを主走査方向の印字ピッ
チＰに対してＷ≦Ｐ×（２／３）の関係になるように構
成すると、発熱体７の低濃度領域の発熱が、画素Ｄの中
心部に一層集中的となり、低濃度のさらに早い段階から
滑らかな階調変化を持たせることができる。

【００５２】また、本実施例では、画像の階調データを
８ビット幅としているが、データ幅は８ビットに限るこ
となく、必要な印字精度に合せて増減できる。また、印
字インクを１色で説明しているが、カラー画像に対応す
る３原色による印字にも応用できる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、印加エネルギーの低濃度階調の段階から、発熱体
がその中心部から集中的に発熱して、熱エネルギーが順
次周辺部に伝播・拡散していくので、最低印加エネルギ
ーから上限印加エネルギーまで印加エネルギーが変化す
る幅が大きくなり、このためドット階調を得るための印
加エネルギーの変化を大きくとることができ、したがっ
て、階調制御が容易になる。また、濃度特性曲線が横長
になるためヘッド抵抗値バラツキ、印加エネルギーバラ
ツキ、環境変化によるバラツキ等による曲線変動による
濃度バラツキが小さく、したがって階調濃度が安定し、
補正制御も容易になる。また、低濃度の段階でインク状
剥離の状態から面状剥離の状態に切り変わるため、低濃
度の領域を滑らかに（低濃度領域での濃度変化を細か
く）表現できばかりでなく、どの濃度階調においても常
時均一な印字の調子が得られ、したがって、高印字品質
の美しい画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる一実施例の印字ヘッドの部分構
成図である。

【図２】(a) は発熱体と電極を示す図、(b) はその側断
面図である。

【図３】発熱体による熱エネルギー伝播の変化に対応す
るインクの剥離状態を示す図である。

【図４】印加エネルギーとドット階調との関係を示す濃
度特性曲線図である。

【図５】一実施例に係わるサーマルプリンタの構成ブロ
ック図である。

【図６】サーマルプリンタの印字ヘッドを中心とする主
要部の概略構成図である。

【図７】印字ヘッド、ヘッドドライバ及びシリアル／パ
ラレル変換部の回路ブロック図である。

【図８】サーマルプリンタによる印字制御の動作を説明
するタイミングチャートである。

【図９】画素Ｄの階調印字及び主走査方向の印字ピッチ
と副走査方向の印字ピッチを説明する図である。

【図１０】(a),(b),(c) は従来の印字ヘッドの発熱体の
構成を示す図である。

【図１１】印字ヘッドによりインクリボンからインク転
写により印字を行う状態を模式的に示す断面図である。

【図１２】(a) 〜(i) は従来の発熱体による印加エネル
ギーに対応する熱分布の例を示す図である。

【図１３】インクリボンから用紙に転写される大別して
２通りのインク転移状態を説明する図である。

【図１４】(a),(b) は従来のインク状剥離と面状剥離の
発生状態を説明する図である。

【図１５】従来の印加エネルギーとドット階調との関係
を示す濃度特性曲線図である。

【符号の説明】

６印字ヘッド６′ 基板７発熱体８コモン電極９セグメント電極１０蓄熱材１５ばねＷ発熱体の横寸法Ｖ発熱体の縦寸法Ｐ印字ピッチｐ用紙ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃、ｈ₄、ｈ₅、ｈ₆、ｈ₇ 熱分布Ｄ画素ｄ印字画素ｒインクリボンｒ₁ インクｒ₂ ベースフィルムｒ_3-1、ｒ_3-2、ｒ_3-3 インク状剥離インクｒ_4-1、ｒ_4-2、ｒ_4-8、ｒ_4-8 面状剥離インクＪ(th) 最低印加エネルギーＪ(m) 上限印加エネルギーＪ(n) 印加エネルギー ΔＤ(n) 濃度バラツキＳD 画像データＫ₁ 画像データ出力部Ｋ₂ 階調データ制御部Ｋ₃ 制御パルス発生部Ｋ₄ シリアル／パラレル変換部Ｍ₁ モータ・ドライバＭ₂ ステッピングモータＬ₁ ヘッドドライバＳ₀ 転送クロックＳ₁ データ読み込みクロックＳ₂ ラッチクロックＳ₃ モータ送り信号Ｓ₄ シリアル印字データＳ₄' パラレルデータＳ₅ ストローブ信号Ｄｄパラレル駆動信号（印字ヘッド出力）ｒ₅、ｒ₅' リボンロールｊプラテンＫ_4-1 シフトレジスタＫ_4-2 ラッチ回路Ｋ_4-3 ＮＡＮＤ回路Ｏ₀〜Ｏ_{Q -1} パラレルデータＴw 最大印字期間ＴM 用紙送り期間ｔw 単位印字期間Ｓ₁₁ １２８クロックＳ₄₁ シリアル印字データＳ₄₂ 積算データ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主走査方向に配列された複数の発熱体を
有し、該発熱体への通電時間を可変してインクリボン上
のインクの溶融面積を可変し該溶融されたインクを用紙
に転写して階調性画像を形成するサーマルプリンタにお
いて、前記発熱体に電流を供給する電極の幅Ｔを、前記発熱体
の主走査方向のサイズＷに対し、Ｔ≦Ｗ×（２／３）の
関係に構成することを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】前記発熱体の主走査方向のサイズＷを、
該発熱体の主走査方向の配列ピッチＰに対し、Ｗ≦Ｐ×
（２／３）の関係に構成することを特徴とする請求項１
記載のサーマルプリンタ。