JPS61157063A - 熱記録装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はサーマルヘッドを用いて熱転写方式または感
熱方式により記録を行なう熱記録装置に係り、特に中間
調記録を可能とした熱記録装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点） 熱記録法はノンインパクトプリンティング技術の一つで
あり、感熱記録装置あるいは熱転写記録装置として実用
化されている。感熱記録装置は発熱源を記録媒体（感熱
紙）に直接接触させ、熱エネルギーで記録媒体上の発色
剤と発色助剤（顕色剤）とを溶融・接触させて可？Ｊｉ
像を得る装置であり、また熱転写記録装置は熱エネルギ
ーを薄いペース材上に塗布した低融点インクに伝達し、
該インクを軟化または溶融させて普通紙上に密着・転写
させる装置である。特に、後者の熱転写記録装置はカラ
ー表現に優れ、また小型化、低価格化が容易である等の
特長から、カラー複写機等における記録手段として大い
に期待されている。

熱記録法における発熱源には種々のものが使用可能であ
るが、なかでも微小な発熱抵抗素子を基板上にライン状
または２次元に並べて構成されるサーマルヘッドが好適
であり、現在実用化されている装置のほとんどがサーマ
ルヘッドを使用している。

サーマルヘッド上の発熱抵抗素子を通電駆動するには、
ファクシミリや低速プリンタで使用されているマトリッ
クス駆動方式と、一つのサーマルヘッド上の発熱抵抗素
子列を複数のグループに分割して順次駆動する分割駆動
方式とがあるが、これらは通電周期が１０ｍ５以上と発
熱抵抗素子の熱時定数より十分に長い関係から、特別な
蓄熱補償制御は不要である。これに対し、発熱抵抗素子
の熱時定数と同程度の３ｍｓ以下というような通電周期
による高速駆動を行なうと、発熱抵抗素子の蓄熱効果に
よる影響が無視できなくなるため、記録された文字１画
像のつぶれが生じて判読不能となったり、最悪の場合は
発熱抵抗素子の熱破壊に至る。

この問題を避けるため、例えば特開昭５７−２０８２８
３号公報に記載されているようにｍ種類の単位通電パル
ス幅を予め用意しておき、入力された画像信号に応じて
そのｍ種類からいくつかの単位通電パルス幅を選択して
組合わせて通電を行なうことにより、発熱抵抗素子の蓄
熱効果を補償する方式が提案されている。具体的には各
発熱抵抗素子に対応した記録信号の現データと、それよ
り以前のデータ、さらには必要に応じ周囲の発熱抵抗素
子に対応した記録信号のデータを参照してその発熱抵抗
素子の全通電時間を決定し、それによって単位通電パル
ス幅を組合わせるのである。

しかしながら、このような蓄熱効果補償制御で行なわれ
ていた通電パルス幅制御をディザ法等による中間調記録
に適用しようとすると、記録媒体上の低濃度領域、つま
り一定面積内に占める記録画点が少ない領域では十分な
大きざの記録画点が得られず、逆に高濃度領域、つまり
記録画点が多い領域ではつぶれ気味の画像となってしま
うという問題があった。即ち、サーマルヘッドにおいて
発熱抵抗素子で発生するジュール熱Ｊは、発熱抵抗素子
の印加電圧をＶ２通電時間をｔ、抵抗値をＲとして Ｊ＝Ｖ２　ｔ／Ｒ・・・　（１） で与えられ、前述のように通電時間ｔを変化させること
により熱ＩＪが変化する。しかし印加電圧Ｖが一定の条
件下では、記録開始時は低濃度領域で記録画点が小さく
、または高濃度領域で濃度が不十分な記録画像となる。

また、連続して記録を行なってゆくとサーマルヘッド全
体の温度が蓄熱効果で上昇してしまい、通電パルス幅制
御による蓄熱効果補償制御を行なっても、高濃度領域で
つぶれ気味の記録画像となってしまうことは避けられな
い。

さらに、上述した通電パルス幅制御では個々の記録画点
の大きさを任意に変える、いわゆる多値記録が非常に困
難であるため、ディザ法により中間調記録を行なう場合
、４×４以上というような大きなマトリクスサイズのデ
ィザパターンを使用する必要があり、解像度が低下する
という問題があった。

一方、発熱抵抗素子への印加電圧Ｖを変化させることに
ついては、例えば特開昭５７−２７７７０号公報に記載
されているように、電圧の異なる複数個の電源とそれら
を選択するためのスイッチング素子を用意しておき、各
スイッチング素子のオン時間を適宜に設定することによ
り感熱紙の温度上昇が最適となるように発熱抵抗素子の
温度を制御する方法が知られている。しかしながら、こ
の公知例では印力０電圧を記録信号データに対応して制
御することは行なってあらず、従って口のような制御の
みで蓄熱効果補償料（財）を行なうことは難しく、まし
て多値記録を行なうことはほとんど不可能である。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、側々の
記録画点について多値記録を可能として高品質な中間調
記録を行なうことができる熱記録装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明はこの目的を達成するため、階調性画像信号を入
力として、この階調性画像信号に対応した通電パルス幅
と印加電圧の組合せにより発熱抵抗素子を通電駆動する
ようにしたことを特徴とする。

このような通電駆動のための駆動手段は、より具体的に
は例えばＭ種類の単位通電パルス幅と、これらの各単位
通電パルス幅にそれぞれ対応したＮｉ類の単位印加電圧
とを予め用意しており、階調性画像信号に対応してＭ種
類の単位通電パルス幅を選択的に組合わせることにより
階調性画像信号に対応した全通電パルス幅を設定すると
共に、各単位通電パルス幅による通電毎にそれら、の単
位通電パルス幅にそれぞれ対応した印加電圧をＮ種類の
単位印加電圧から選択して設定する構成により実現され
る。

なお、通電パルス幅あるいは単位通電パルス幅について
は、発熱抵抗素子の蓄熱効果補償制御をも考慮して設定
することが望ましく、また発熱抵抗素子への印加電圧あ
るいは単位印加電圧についでは、発熱抵抗素子の全体的
な温度上昇補償制御をも考慮して設定することが望まし
い。

一方、階調性画像信号としては好ましくはディザ化処理
された信号が入力され、その場合は発熱抵抗素子に対す
る通電パルス幅と印加電圧の組合せを選択することによ
る記録画点の大きさの変化、つまり多値記録の効果と、
ディザ法による疑似中　　　　　１開講表現の効果との
相乗によって中間調記録がなされる。

（発明の効果〕 本発明によれば、入力される階調性画像信号に対応して
発熱抵抗素子への通電パルス幅と印加電圧との組合せを
制御することにより、個々の記録画点の大きさを広範囲
に、かつ任意に変化させて多値記録を行なうことができ
る。従って、ディザ法と組合わせて中間調記録を行なう
場合、マトリクスサイズの小さなディザパターンを用い
て高解像度の中間調記録が可能となり、しかも記録画点
間で連続的な濃度変化を示す画像が得られる。

また、本発明は色の異なる熱溶融性ないしは熱昇華性イ
ンクを同一基体上に形成したインクリボンを用いたカラ
ー熱転写記録装置にも適用が可能であり、その場合、記
録画点の大きさを変えることができるため、画点のざら
つきのない高品質のフルカラー画像を１醇ることができ
る。

さらに、本発明においては上述したように通電パルス幅
を発熱抵抗素子の蓄熱効果補償制御を加味して設定する
ことができるので、蓄熱効果による画点のつぶれ等のな
い記録画像を得ることが可能である。また、印加電圧に
ついても上述のように発熱抵抗素子の全体的な温度上昇
（サーマルヘッド全体の温度上昇）をも加味して設定す
ることで、長時間連続的に記録を行なった場合でも良好
・な画像を得ることができる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例に係る熱記録装置の全体的な
構成を示したものである。同図において、記録部はサー
マルヘッド１とこれに対向して設けられたプラテンロー
ラ２により構成され、これらの間にインクリボン３およ
び記録紙４が配設されている。プラテンローラ２は記録
紙４を矢印の方向に走行させ、いわゆる副走査方向の動
きを与えている。インクリボン３はフィルム状基体の上
に熱溶融性または熱昇華性のインクを塗布したものであ
り、１ラインの記録が終了する毎に矢印の方向に一定量
移動する。

サーマルヘッド１は多数の発熱抵抗素子を一列に配列し
て構成されたライン型サーマルヘッドであり、具体的に
は例えば第２図に示すように構成されている。第２図に
おいて、発熱抵抗素子２１は例えばＡ４サイズで８ドツ
ト／　ｍｍのサーマルヘッドの場合で１６６４素子、１
２ドツト、／′馴のサーマルヘッドの場合で２５６０素
子が一列に配列されており、各一端は共通ライン２２を
介して電圧ＶＨの記録用電源に接続され、各他端は３２
素子または６４素子毎に駆動用ＩＣ２３に接続されてい
る。駆動用ＩＣ２３はロジック用型’ｍ　Ｖ　ｃｃに接
続されると共に、マトリックス配線２４を介して他の駆
動用ＩＣ２３！３よび外部端子群２５と接続されている
。外部端子群２５は記録信号データＳＩＧ、記録信号デ
ータ転送用クロックＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴ。

通電タイミングおよび通電パルス幅制御のためのイネー
ブル信号ＥＮＢの各入力端子と、発熱抵抗素子２１およ
び駆動用ＩＣ２３を流れる電流を記録用電源およびロジ
ック用電源Ｖｃｃに戻すためのグラウンド端子ＧＮＤと
からなっている。なお、第２図ではマトリックス配線２
４を用い、全ての駆動用ＩＣ２３に共通の外部端子群２
５から上記の各信号を供給しているが、駆動用ＩＣ２３
をさらにいくつかのグループに分け、グループ毎にこれ
らの信号を分けて入力してもよい。その場合、記録信号
データの入力をグループ毎に並列に行なえるので、より
高速記録が可能となり、あるいはグループ毎に順次記録
を行なえるので、記録用電源の電流容量を減することが
できる。

駆動用ＩＣ２３の内部構成は第３図に示される。

即ち、記録信号データＳＩＧが転送用クロックＣしＫと
同時に入力され、シフトレジスタ３１内を順次転送され
る。シフトレジスタ３１内に１ライン分の記録信号デー
タが入力されると、シフトレジスタ３１の内容がラッチ
信号しＡ丁のタイミングでラッチ回路３２に移される。

ラッチされた信号はゲート回路（アンドゲート）３３に
入力され、イネーブル信号ＥＮＢによるタイミングおよ
び時間幅でドライバ３４に供給される。ドライバ３４の
出力端子はそれぞれ発熱抵抗素子２１の他端側に接続さ
れる。これにより発熱抵抗素子２１のそれぞれは、対応
する記録信号データＳＩＧが“１″の場合にのみ、イネ
ーブル信号ＥＮＢによって与えられる時間幅にわたり選
択的に通電される。

第１図に説明を戻すと、入力端子１には階調性画像信号
、例えばディザ化処理された画像信号が入力される。こ
の階調性画像信号はアドレスデコーダ２に入力される。

アドレスデコーダ２には、ＲＡＭ３に保持されている１
ライン前あるいはそれ以前における記録信号データ（例
えば４ビツト）も供給されており、アドレスデコーダ２
は両信号データに基いてＲＯＭ４のアドレス指定を行な
う。

ＲＯＭ４はそれぞれのアドレスに、入力の階調性画像信
号の内容（インク濃度に換算した記録濃度値）と、発熱
抵抗素子２１の蓄熱効果補償制御を考慮して予め定めた
記録信号データを格納している。この記録信号データは
Ｍ回の通電タイミングにそれぞれ対応したＭ個のデータ
からなっており、それらＭ個のデータがアドレスデコー
ダ２の出力により選択されてＲＯＭ４から読出される。

ＲＯＭ４から読出された記録信号データは、ＲＡＭ３に
書込まれるとともに、ラインセレクタ５Ｉ３よひ通電パ
ルス幅セレクタ６に供給される。ラインセレクタ５はＲ
ＯＭ４からのＭ個の記録信号データを１ライン毎にまと
めてサーマルへラド１へ前記記録信号データＳＩＧとし
て供給する。通電パルス幅セレクタ６は予め定めたＭ種
類の単位通電パルス幅を示すパルス信号を発生し、ライ
ンセレクタ５の動作に対応してそれらのパルス信号をサ
ーマルヘッド１へ前記イネーブル信号ＥＮＢとして供給
する。

一方、サーマルヘッド１における発熱抵抗素子２１への
印加電圧（ＶＨ）の制御は、記録周期信号ＰＲＤ　（後
述）およびラッチ信号ＬＡＴに基いて行なわれる。即ち
、ラッチ信号ＬＡＴの到来毎にカウンタ８がカウントア
ツプされる。カウンタ８はラッチ信号ＬＡＴのＭパルス
毎に記録周期信号ＰＲＤをインバータって反転した信号
がクリア端子に与えられることによってクリアされる。

カウンタ８の３つの出力は半固定抵抗器１０で調整され
た後、演算増幅器１１に供給されてアナログ信号となり
、可変電圧電源１２に制引信号として与えられる。記録
用電源としての可変電圧電源１２は例えばスイッチング
式電源のような外部からの制御信号により出力の直流電
圧が変化するもので、この場合は演算増幅器１１からの
アナログ信号に比例してステップ状に順次変化するＮ１
−１ｉ項の直流電圧を発生する。この可変電圧電源１２
からの出力電圧がサーマルヘッド１へ前記記録用電源電
圧Ｖｌ（とじて供給される。

この実施例の動作を第４図のタイムチャートを参照して
説明する。なお、第４図は発熱抵抗素子への単位通電パ
ルス幅の種類かＭ＝４．また印加電圧（記録用電源の電
圧ＶＨ）の種類がＮ＝３の例である。

１ラインの記録開始毎に供給される記録周期信号ＰＲＤ
の立上がりで、転送用クロックＣＬＫおよび画像信号デ
ータＳｆＧが入力され始める。記録周期信号ＰＲＤの周
期ｔｐは、発熱抵抗素子２１を通電駆動する周期を表わ
す。まず第１回目の１ライン分の画像信号データＳＩＧ
の入力が終了すると、上述したようにラッチ信号しＡＴ
が立上がることによって、シフトレジスタ３１内の記録
信号データがラッチ回路３２に保持される。次いでイネ
ーブル信号ＥＮＢが低レベルとなり、まず１、なる単位
通電パルス幅で、対応する発熱抵抗素子に通電が行なわ
れる。この時の発熱抵抗素子２１への印加電圧ＶＨは、
ｔｌ　＜ｔｌ　’の時間にねたりＶＨ＝Ｖ１に設定され
る。ｔｌ＜ｔｌ’　とする理由は、駆動用Ｉ　Ｃ２３の
動作遅れ時間によらず正確にｔｌの時間だけ通電がなさ
れるようにするためである。一方、ラッチ信号ＬＡＴ−
の立上がりに伴い、第２回目の記録信号データＳＩＧが
シフトレジスタ３１に入力される。ｔｌの単位通電パル
ス幅、印加電圧Ｖｌによる通電が終了すると、シフトレ
ジスタ３１に入力された第２回目の記録信号データＳＩ
Ｇがラッチ信号ＬＡＴによりラッチ回路３２に移され、
そして今度はｔ２なる単位通電パルス幅、Ｖ２なる印加
電圧で通電が行なわれる。同様の動作が第３回目の記録
信号データＳＩＧ、第４回目の記録信号データＳＩＧに
対応して、ｔ３なる単位通電パルス幅、Ｖ２なる印加電
圧、およびｔ３＋ｔ４なる単位通電パルス幅Ｖ３なる印
７ＪＤ電圧で順次行なわれて、発熱抵抗素子列２１か各
素子毎に通電駆動される。印加電圧Ｖ２．Ｖヨもそれぞ
れｔ２　＜ｔ２’　、（ｔ３＋ｔ４）＜　＜ｔ３　＋ｉ
４　）’　なる時間にわたって設定される。

ここで、各単位通電パルス幅ｔ１〜ｔ４は、従来の蓄熱
効果補償制御においては記録信号データとその配列およ
びそれ以前のラインにおける記録・′言句データのみで
決定されていたが、本発明ではざらに上記のように印加
電圧Ｖ　Ｈをも変える関係で、発熱抵抗素子が発生する
ジュール熱、即ち＋Ｖ３　　　（ｔ２　　＋ｔ　　ヨ　
）　）　・・・　　　（２）が、個々の記録画点が入力
の階調性画像信号に対応した濃度および大きざとなるよ
うに設定される。

このようにして、本発明によれば発熱抵抗素子への通電
パルス幅と印加電圧を複数種類用意しておき、入力され
た階調性画像信号に対応した、さらには発熱抵抗素子の
蓄熱効果補償制御９発熱抵抗素子列体の温度上昇をも考
慮した通電パルス幅と印加電圧との最適な組合せを選択
して発熱抵抗素子を通電駆動することができる。

第４図の下方に、上記のような通電駆動を行なったとき
の各発熱抵抗素子の温度上昇特性を示す。

実線４１は本発明に基く特性、一点鎖線４２は従来例に
基く特性である。通常、サーマルヘッドの構造、材質等
が決まると、発熱抵抗素子にある電力を加えた場合、印
加電圧ＶＨによってその温度上昇特性、特に立上がり特
性が決まる。破線で示す曲線４３〜４５は、印加電圧Ｖ
ＨをＶｌ一定。

Ｖ２一定、ＶＢ一定にそれぞれ設定したときの温度上昇
曲線を示している。特性４１と４２とを比較すると、斜
線で示す領域は本発明に基く制御の場合の方が従来例に
基く制御の場合より温度の立上がりが早いことを表わし
ており、それ以外の領域は本発明に基く制御の場合の方
が温度がより低く制御されていることを表わしている。

即ち、本発明によると発熱抵抗素子の温度の立上がりを
早くでき、また通電が終了したときはより早く温度が降
下するので、特に記録画点が疎らな領域、つまり本発明
に基く多値記録をディザ法と組合わせて実施したときの
低濃度領域を、記録画点の大きざが不十分になるような
ことなく良好に表現することができる。また、温度の立
下りが早いことは次の通電開始時の蓄熱がより少なくな
ることをも意味している。

本発明に基く多値記録を、第５図に示すような５ドツト
構成のディザパターンと組合わせて行なったときの種々
の記録パターン例を第６図に示す。

第５図において３つの円５１〜５３は、上述した通電パ
ルス幅と印加電圧との種々の組合せに対応した記録画点
の３段階の大きざ（多値濃度）ζ表わしている。第６図
においてはこれらの円５１〜５３で示される記録画点を
ディザパターンに従って組合わせることによって構成さ
れた多値ディザ画像、即ち中間調画像が得られることに
なる。

この例のように、５ドツト構成のディザパターンと、３
段階の多値濃度との組合せがとりｉ稈る濃度段階は、記
録したとき同濃度値を示すものを除くとして、最大で （（４士５−１　’、１　！　’ｒ　ｙ”　（（４−１
）　！　Ｘ　５　！　）＝５６段階か冑られる。即ち、
本発明のように記録画点を多値化すれば、従来ディザ記
録で使用されているディザパターンのマトリックスサイ
ズ（例えば４×４）より小さいマトリックスサイズ（例
えば３Ｘ３，２Ｘ２等少のディザパターンを用いて多数
の１度段階を得ることができ、中間調記録、フルカラー
記録を行なう場合に惨めで有効である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではな
く、例えば実施例では〜１＝４種類の単位通電パルス幅
と、Ｎ＝３種項の印加電圧を用意しておき、階調性画像
信号に応じてこれらを選択したが、Ｍ、Ｎは他の任意の
値を選択できることはいうまでもない。一方、このよう
に各発熱抵抗素子に対する通電をＭ回に分けということ
を行なわず、階調性画像信号に対応して選択された１個
の通電パルスと、それに対応して設定される中力０電圧
との組合せにより１回で通電を行なっても構わない。さ
らに、本発明は特に熱転写記録装置に適しているが、感
熱記録装置にも適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る熱記録装置の全体的な
構成を示す図、第２図は同実施例におけるサーマルヘッ
ドの具体的な構成を示す図、第３図は第２図における駆
動用ＩＣの内部構成を示す図、第４図は同実施例の動作
を説明するためのタイムチャート、第５図は同実施例に
おける記録画点の種々の大きさとディザパターンを模式
的に示す図、第６図は同実施例における種々の記録パタ
ーン例を模式的に示す図である。 １・・・階調性画像信号入力端子、２・・・アドレスデ
コーダ、３・・・ＲＡＭ、４・・・ＲＯＭ、５・・・ラ
インセレクタ、６・・・通電パルス幅セレクタ、８・・
・カウンタ、１０・・・半固定抵抗器、１１・・・演算
増幅器、１２・・・可変電圧電源、２１・・・発熱抵抗
素子列、２２・・・共通ライン、２３・・・駆動用ＩＣ
１２４・・・マトリックス配線、２５・・・外部端子群
、３１・・・シフトレジスタ、３２・・・ラッチ回路、
３３・・・ゲート回路、３４・・・ドライバ、ＰＲＤ・
・・記録周期信号、ＳＩＧ・・・記録信号データ、ＣＬ
Ｋ・・・記録信号データ転送用クロック、ＬＡＴ・・・
ラッチ信号、ＥＮＢ・・・イネーブル信号、ＶＨ・・・
印加電圧、４１・・・本発明に基。 く発熱抵抗素子の温度上昇特性、４２・・・従来例に基
く発熱抵抗素子の温度上昇特性、５１．〜５３・・・記
録画点の大きさく多値濃度）を表わす円。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 「−−−１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）配列された複数の発熱抵抗素子と、階調性画像信
   号を入力とし、この階調性画像信号に対応した通電パル
   ス幅と印加電圧の組合せにより前記発熱抵抗素子を通電
   駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする熱記録装
   置。
2. （２）駆動手段はＭ種類の単位通電パルス幅と、これら
   の各単位通電パルス幅にそれぞれ対応したＮ種類の単位
   印加電圧とを予め用意しておき、階調性画像信号に対応
   して上記Ｍ種類の単位通電パルス幅を選択的に組合わせ
   ることにより階調性画像信号に対応した全通電パルス幅
   を設定すると共に、各単位通電パルス幅による通電毎に
   それらの単位通電パルス幅にそれぞれ対応した印加電圧
   を上記Ｎ種類の単位印加電圧から選択して設定するもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱
   記録装置。
3. （３）通電パルス幅は発熱抵抗素子の蓄熱効果補償制御
   をも考慮して設定されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の熱記録装置。
4. （４）印加電圧は発熱抵抗素子の全体的な温度上昇補償
   制御をも考慮して設定されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の熱記録装置。
5. （５）階調性画像信号はディザ化処理されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱
   記録装置。