JPS62156974A - 多階調記録方式 - 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〕 この発明は熱転写記録方法に基づく多階調記録方式に関
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、普通紙に記録するノンインパクト印刷技術として
、熱転写記録、インクジェット記録、電子写真記録が知
られており、特に熱転写記録は装置のメインテナンスフ
リー化、操作性の容易化。

装置構成の簡便化、カラー化を実現できる記録方゛　式
としてワードプロセッサ用プリンタ、多色プリンタに応
用、実用化されている。さらに情報内容の高レベル化に
対応すべく、階調記録、フルカラー記録の実現が望まれ
ている。熱転写記録方式のうち昇華型熱転写記録方法で
は、アナログ的に階調表現することが可能であるが、記
録速度が遅い、印刷画像の耐久性が悪いなどの欠点があ
る。これに対して熱粘着型熱転写記録方法は、記録速度
、印刷画像の安定性ともに優れている。しかし、この記
録方法では、転写が２値的であるため、一般にディザ法
などの面積変調法により階調記録を得ている。面積変調
法は多階調にするためには、マトリクスサイズを大きく
しなければならないので、多階調化と高精細化を同時に
満足させることは出来ない。これを解決するために濃度
の異なるインクを２層積層したインクリボンを用いて、
濃度の異なる画点と画点配置の組合せにより、多階調を
得る方法（特開昭５７−１９３３７７）　、濃度の異な
るインクをシリアルに塗布したインクリボンを用いて、
ディザマトリクスを低濃度インクから高濃度インクと順
次重ね合せて形成することにより多階調を得る方法（特
開昭５９−５５７６８）などが提案されているが、イン
クの選択転写が不安定である、記録時間がインクの濃度
レベル数倍遅くなるなどの欠点がある。

また、インクリボンのインク中に非転移性の粒子を配し
てそれら粒子間にインクを含有させたインク（特開昭５
９−１９０８９６など）を用いて、インクへ付与される
熱エネルギーの量に応じて粒子間を浸出するインク量を
制御して、アナログ的に濃度階調を得る方法が知られて
いる。しかしこの方法では、小さい熱エネルギーに対し
て、インク浸出量が不安定であるため、低濃度域の階調
濃度の再現性が悪いという欠点があった。

また、複数の発熱抵抗体からなる発熱抵抗体列を設けた
サーマルヘッドを用いて、その発熱抵抗体の実効的な発
熱部の形状が発熱抵抗体の列（主走査）方向のピッチＰ
１に比べ、主走査方向と垂直な方向（副走査方向）の発
熱抵抗体の幅が１　／　ｎ（ｎ＞２）となる、即ち発熱
抵抗体の長さが幅より短かい発熱抵抗体を用いて、ｐｌ
ｘｐ、（副走査方向の画点ピッチ）の大きさの画点をｎ
回の記録により形成することにより、実効的に画点の多
値化あるいは、マトリクスの細分化を行ない多階調記録
を得る方式（特開昭５９−１７９３６３）が提案されて
いる。しかしこの方式によれば多階調化は図れるものの
、記録時間はｎ倍、遅くなる欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、このような事情に基づきなされたもので、
記録速度を低下させることなく、多階調化を図れる多階
調記録方式を提供することを目的とする。他の目的は特
別なインクリボンを使用することなく、多階調化を図れ
る多階調記録方式を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明はマトリクス内の画素密度により、階調記録を
得る多階調記録方式において、マトリクス内に配置され
る画素の一部が互いに重なりあうような画素関係を用い
ることにより、多階調化を図るものである。また、好ま
しくは複数の発熱部抗体よりなる発熱抵抗体列（副走査
）方向の発熱抵抗体の幅は画素のピッチと同じだが１発
熱体列と垂直（副走査）方向の長さは画素ピッチより長
い発熱抵抗体を用いて、かつ画素と同ピツチだけ、発熱
抵抗体列と記録紙を移動させて記録を行なうことにより
複数回使用可能なインクリボンよりインクを転写し少な
くとも画素の一部でインクが互いに重なり合う画素形成
を可能にして、画素形成エネルギーを変えることなく実
効的に一部画素の低値化することにより多階調化を図る
ものである。

さらに、好ましくは、マトリクス内に配置されるパター
ンを濃度域に応じた固定パターンとしてより濃度変化の
円滑化を図り、かつ画素形成エネルギーを同時に多値化
することにより、一層の多階調化を実現するものである
。

〔発明の効果〕

この発明によれば、画素の一部が互いに重なり合った画
素を用いることが出来るため、画素形成エネルギーを変
えなくても実効的に画素の多値化ができ、かつ記録速度
は従来の２値記録と同速度、　　であるので、従来装置
の記録速度を落すことなく、従来より多くの階調数を表
現できる多階調記録装置が実現できる。マトリクス内に
配置する濃度パターンを固定化し、かつ、画素形成エネ
ルギーを多値化して、上記画素の一部が互いに重なり合
う画素を用いることにより、溶融型熱転写記録方式を用
いた多階調記録装置の欠点であった低濃度域における転
写の不安定、濃度変化の滑らかさの不足が解決され、低
濃度より、高濃度まで、安定にかつ濃度変化の滑らかな
、多階調記録装置が実現される。また、サーマルヘッド
と記録紙の移動方向の解像度が見掛は上２倍となり、同
時に高濃度部分が必ず２倍の解像度となるため、ディー
テイルを鮮明に表現できる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明を図面を以って説明する。第２図はこの
発明になる多階調記録方式を応用したシリアル熱転写プ
リンタである。１は２４ケの発熱素子（図示せず）が７
素子／ｍｍの発熱素子密度で縦１列に設けられたシリア
ルサーマルヘッドであるゎ２は複数個使用可能なインク
リボンで、６μのポリエチレンテレフタレート（図示せ
ず）に８ｇ／ｌｒｉ’の塗布量で黒色インク（図示せず
）を塗布したものである。サーマルヘッド１はインクリ
ボン２のポリエチレンテレフタレートフィルムに対向し
て設けられている。３は記録紙でインク受容面の平滑性
がベック平滑時で３００秒のＰＰＣ紙である。

４は回動できるプラテンローラでステップモータなどか
らなる駆動手段（図示せず）により回動される。またサ
ーマルヘッド１と協働して、サーマルヘッド１．インク
リボン２．記録紙３を圧接状態とする。５はインクリボ
ン供給リール、６はインクリボン巻き取りリール、７は
インクリボンガイドピン、８はインクリボン剥離ガイド
ピンである。９はプラテンローラ４の軸方向に移動可能
なキャリッジである。キャリッジ９はキャリッジ駆動手
段（図示せず）により、サーマルヘッド１の印字タイミ
ングに合せて、移動が制御される。第３図は第２図のプ
リンタに用いられるサーマルヘッドの発熱抵抗体形状を
示したものである。発熱抵抗体１０が２４ケがピッチＰ
Ｈで一列に並べられており一端は共通電極１１に接続さ
れ、他端は個別電極１２に接続されている。このプリン
タの理想の画点サイズはｐＨｘｐＨであるが、発熱抵抗
体１０の長さｐｖ（サーマルヘッド移動方向−副走査方
向）は１．５Ｐ、どなっている。第４図は第２図のプリ
ンタに用いられるインクリボンの転写濃度特性を示した
ものである。第４図（ａ）は画点形成エネルギーと反射
濃度の関係を示したもので、画点形成エネルギーが閾値
Ｅ７を越えるとインクリボンは転写を開始し、エネルギ
ーの増加に従がって、反射濃度は徐々に上昇し、エネル
ギーＥ８で飽和反射濃度Ｄｍａｘ＝１．２となる。第４
図（ｂ）はインクリボンの同じ場所を加熱した場合の加
熱回数と反射濃度の関係を示したものである。この時の
画点形成エネルギーは０．８Ｅｓに設定されている。加
熱回数の増加に従がって反射濃度は増加するが、３回位
で飽和反射濃度Ｄ　ｗａｘに達っする。次にこの発明に
なる多階調記録方式の階調の表わし方を第１図を用いて
説明する。ここでは３×３のマトリクスを用いて説明す
る。ここで用いた発熱抵抗体のヘッド移動方向の長さは
ヘッドの移動ピッチＰ、４の１．５倍なので、連続して
記録する場合には画素の半ピッチ分だけインクリボンは
２回加熱される。２回加熱された部分の反射濃度は第４
図（ｂ）からも明らかなように１回加熱の場合よりも濃
度は高いが、その値は２倍となることはない。従がって
第１図のレベル■とレベル■を比較した時、レベル■の
２回加熱によるインク転写部分（曜翅部分）の反射濃度
は同面積の白地の部分を１回加熱によるインク転写部分
（ロ、一部分）の反射濃度と等価にするほどの反射濃度
ではないので、白地の面積が２回加熱部分だけ少ないレ
ベル■の方が高い反射濃度を与える。従がってこの階調
表現ではマトリクス内の白地（非転写部）面積率が大き
いほど、また同じ白地面積率では２回加熱部分が少ない
方が、低い反射濃度となる。このようにして第１図、第
５図に示すように１９９階調得ることができた。これは
従来の画素密度変調による３Ｘ３マトリクスで表現でき
る９階調と比べて大幅な階調゛　数の向上である。

次にこの発明の多階調記録方式を用いた第２図のシリア
ルプリンタの動作について説明する。ホームボジシゴン
にあるサーマルヘッド１はサーマルヘッド押圧制御手段
（図示せず）によりインクリボン２より離間している。

スタート信号によりキャリッジ９は印字開始点までキャ
リッジ駆動手段（図示せず）により矢印Ａ方向に移動す
る。印字開始点でサーマルヘッド１はサーマルヘッド押
圧制御手段（図示せず）により、プラテンローラ４方向
に付勢され、サーマルヘッド１．インクリボン２．記録
紙３．プラテンローラ４は重ね合され、圧接する。濃度
情報を持った記録信号に基づいてサーマルヘッドｌの発
熱抵抗体（図示せず）に、サーマルヘッド駆動回路（図
示せず）の働きにより、選択的に通電される。サーマル
ヘッドの発熱体の発熱によりインクリボン２のインクは
十分に溶融して、記録紙３に付着する。通電終了後、キ
ャリッジ９は１／７ｍｍすなわち約１４３μ矢印方向に
移動して停止し、先と同様に発熱体への通電が行なわれ
る。この動作を記録紙３の終端まで繰り返し行なう。こ
の時キャリッジ９の移動に伴なってインクリボン２はイ
ンクリボン供給リール５より繰り出されて印字後、剥離
ガイドビン８の方向に引張られて記録紙３より剥離され
、インクリボンを巻き取りリール６に巻き取られる。記
録紙３の終端まで印字が終了するとサーマルヘッド１は
サーマルヘッド押圧制御手段（図示せず）によってイン
クリボン２と離間する。その後、キャリッジ駆動手段（
図示せず）により矢印へ方向と逆方向に移動し、ホーム
プジションあるいは、印字開始点に戻る。この間に記録
紙３はプラテンローラ４の回動により１行分だけ前進し
、新たな印字面がサーマルヘッド１に対向する。これら
の動作の繰り返しにより１ペ一ジ分の印字が終了する。

このプリンタによって印字された階調画像は何枚とって
も、高品位で１９階調記録が再現された。

次に多値化された画素を用いたこの発明になる多階調記
録方式について説明する。第４図（ａ）に示すようにＥ
ＴよりＥｓまでの任意の画点形成エネルギーを発熱抵抗
体に与えることにより、この間の任意の反射濃度を持つ
画素を形成することができる。　また画点形成エネルギ
ーＥＴで形成される画素は発熱抵抗体の大きさより小さ
く、エネルギーの増加に従がい、画素の大きさは発熱抵
抗体の大きさに近すき発熱抵抗体の大きさと同等以上と
なったところで、飽和反射濃度に達っする。従がってＥ
Ｓより小さなエネルギーで画素を形成することにより発
熱抵抗体より小さな希望の大きさで画素を形成すること
が可能となる。ここでは希望の画素の大きさＰＨＸＰ、
より小さい２種類の大きさの画素と発熱抵抗体と同じ大
きさ　ＰＨＸｌ、５ＰＨの画素、すなわち３つの異なる
レベルの画素を用いて、この発明になる多階調記録方式
を説明する。

第６図は３つの異なるレベルの画素を用いた階調濃度パ
ターンの低濃度域の一部を示したものである。斜線部分
は画素の大きさを表わしている。最も低い濃度（最も明
るい）　−（ａ）レベルは３つの画素のうち、最も低い
反射濃度の画素１点で表現される。次の（ｂ）レベルは
中間の画素１点で表現さ＝１２− れる。以降の階調濃度パターンにおける順番は、先に説
明したと同様に白地と黒地の面積率、２回　　　　。

加熱領域の有無数で決まる。この階調濃度パターンによ
って得られる反射濃度と階調レベルの関係の一部を第７
図に示す。第６図中の階調レベル（ｅ）は第１図中の■
、第６図中の（ｋ）は第１図中の■と同じである。多値
化された濃度レベルの複数の画素をこの発明になる多階
調記録方式に用いた時には、第７図に示されるように第
６図の階調濃度パターンを用いた場合には、第４図の階
調濃度パターンを用いた時より白地濃度レベルより極端
な濃度のトビがなく、滑らかに表現することができる。

無給。第６図に示したような低濃度領域ばかりでなく、
高濃度領域でも同様に第５図で示した各階調レベルでの
比較的大きい反射濃度のトビが解消され、反射濃度のト
ビの小さなより滑らかな階調表現ができる。

次にこの発明の多階調記録方式の他の実施例であるマト
リクス内に濃度領域に応じて固定したパターンを割り当
て各パターンを構成する画素の形、　　成エネルギーを
多値化することによって多階調を得る方式について説明
する。

熱転写記録方式では高速記録になるとサーマルヘッドの
蓄熱により非記録部にもインクが転写されたり、あるい
は、インクリボンと記録紙を剥離する過程で、インクが
記録紙に付着していても、インクリボンからインクが記
録紙に転写されず、インクリボンに残ったままというこ
とがしばしば生じ、画質を劣化させている。これらの問
題は適切なパターンを選択することにより解決すること
ができる。しかし、ディザ法、あるいは画素密度変調法
による階調表現では、画素の増減によってパターンも変
化するため、先の問題を解決するための適切なパターン
がとれず部分的に階調濃度カーブの平滑化あるいは、階
調レベル間での著るしい濃度のトビを生ずる場合がある
。ここでは低濃度領域にＬ字、中濃度領域に十字の各固
定パターンを割り当て、第６図に使用したのと同じ３つ
の異なる濃度レベルの画素を用いてつくられた階調記録
パターンの一例を第８図に示す。この階調記録パターン
から得られた反射濃度の関係を第９図に示す。画素密度
変調法による階調化では、インク転写部の増加率が同じ
でも、高濃度域になるほど、反射濃度は指数的に増加す
る。しかし、第９図でも分るように、この発明になる多
階調記録方式では、インク転写部の割合を変えずにイン
ク転写部の一部の反射濃度を増やすことができるので、
階調レベル間の反射濃度のトビを従来方法に比べてより
小さくできるものである。

第７図に示した階調記録動作を簡単に説明する。

第１０図は記録動作を説明するためのプリンタの構成を
示すブロック図である。

ディジタル信号の形で入力される多階調画像信号は、多
階調信号処理回路１３によって、プリンタの仕様や特性
に合わせた形態の信号に信号処理を施され出力される。

この多階調信号処理回路１３で処理された信号は、多値
パターンテーブル１４に入力されている。

多値パターンテーブル１４は、上記信号の保有する濃度
情報に応じた固定パターンおよび注入エネルギー量を決
定するもので、具体的にはＲＯＭで構成される。この多
値パターンテーブル１４は、従来ならばテーブルルック
アップ形式の２値デイザパターンを発生するＲＯＭで、
場合によってはサーマルヘッドの蓄熱現象を補償する演
算を含むこともあった。しかしながら、このプリンタに
おいては、この部分は固定パターン情報と各画素の形成
エネルギー情報とを記憶したものとなっている。

マトリクス位置指定回路１５は、ディジタル記録あるい
は疑似中間記録に必要な複数の画素からなるマトリクス
内のパターンのマトリクス上における位置を指示するた
めの回路で、主走査方向のドツトカウンタ、副走査方向
のラインカウンタと連動している。また、場合によって
は、多階調信号処理回路１３で使用される画像信号入力
用のクロックに連動することもある。

多値パターンテーブル１４からの固定パターン情報およ
び通電エネルギー情報は、サーマル記録回路１６に与え
られている。このサーマル記録回路１６では、サーマル
ヘッドの発熱素子毎の通電パルス幅を制御する。サーマ
ル記録回路１６から出力される通電パルスは、サーマル
ヘッド駆動回路１７に出力され発熱抵抗体を駆動する。

以上、述べたようにこの発明になる多階調記録方式では
、従来の２値記録と同様の記録速度で、従来より滑らか
な反射濃度の変化が得られ、また階調数も多い階調記録
が実現される。

この多階調記録方式のポイントとなる発熱抵抗体の記録
紙とサーマルヘッドの相対移動方向の長さＰＶは発熱抵
抗体の幅をＰ、とすると、ＰＨ＜ＰＶ〈２ＸＰＨである
ことが望ましい。ＰＨ＜Ｐｖでは、この発明の特徴であ
る画素の重なりが得られず、Ｐｖ＜２ＸＰ、では記録紙
とサーマルヘッドの相対移動方向に連続して画素を形成
する時、１回加熱によるインク転写部分を生じなくなる
ため、この発明における効果を達成できなくなる。

また実施例では３×３のマトリクスの場合について説明
したが、これに限定されないことは勿論である。この発
明の多階調記録方式を実施した例としてシリアルプリン
タを例にして説明したが、無給これに限定されることな
く、ライン型サーマルヘッドを用いたラインプリンタへ
も適用できる。

この発明の範囲を逸脱することなく、画素形成手段とし
てレーザを用いても良く、またインクリボンとして、昇
華型インクリボンを用いても良く、また、感熱記録紙を
用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の階調表現について説明するための図
、第２図はこの発明を適用したシリアルプリンタの要部
構成図、第３図はこの発明に使われるサーマルヘッドの
発熱抵抗体の一例を示した図、第４図はこの発明に使わ
れるインクリボンの転写濃度特性を示した図、第５図は
第１図に示した階調記録パターンの反射濃度特性を示す
図、第６図はこの発明の他の実施例の階調表現について
説明するための図、第７図は第６図に示した階調記録パ
ターンの反射濃度特性を示す図、第８図はこの発明のさ
らに他の実施例の階調表現について説明するための図、
第９図は第８図に示した階調記録パターンの反射濃度特
性を示す図、第１０図は第８図に示した階調記録パター
ンの記録動作を説明するための図である。 １・・・サーマルヘッド　２・・・インクリボン３・・
・記録紙　　　　　１０・・・発熱抵抗体代理人　弁理
士　則　近　憲　佑 同　　竹花喜久男 ）掌穫ｙ□ 第　　２　図 第　　３　図 一８１Ｊ点ＪｆＳ力ｊｘ才）レギー （ｃＬ） （ｇ） 第　　４　図 第　　８　図 第１０図 □備３囚しベル 第　　９　図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱により記録信号に応じてインクリボンよりイン
   クを記録紙に転写して形成された画素の密度により多階
   調記録を行なう多階調記録方式において、 少なくとも画素の一部が互いに重なり合う画素関係を用
   いて画素密度による多階調記録を行なうことを特徴とす
   る多階調記録方式。
2. （２）複数の発熱抵抗体列を一列に設けたサーマルヘッ
   ドと、複数回使用可能な熱移行性色材を塗布したインク
   リボンとを用いて多階調記録を行なうことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の多階調記録方式。
3. （３）サーマルヘッドは複数の発熱抵抗体を有し、この
   発熱抵抗体の長さ（発熱抵抗体列の垂直方向）が所望の
   画素の長さより長く、かつ前記画素の長さと同一ピッチ
   で、発熱抵抗体列と記録紙の相対移動を行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の多階調
   記録方式。
4. （４）画素形成エネルギーの異なる画素を用いることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記載の多階
   調記録方式。
5. （５）複数の画素で構成されるマトリクス内に固定パタ
   ーンを設定し、かつ前記固定パターンを構成する画素の
   形成エネルギーを多値化することにより疑似階調を得る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項記載
   の多階調記録方式。