JPH0234363A - サーマルヘッド駆動方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーマルヘッドの駆動方法、特に環境温度に基
いて温度補償を施しつつ中間調記録を行なうサーマルヘ
ッド駆動方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ＯＡ機器、ビデオ機器の出力プリンタとして、そ
の保守性、ランニングコスト、画質品位等の優位性から
サーマルプリント方式が多く用いられている。特に画質
品位とプリントスピードを同時に向上させるため、中間
調記録の可能なダイレクトドライブ式ライン型サーマル
ヘッドを使用したサーマルプリンタが主流となってきて
いる。

該サーマルヘッドの駆動回路は、−数的に、第２図に示
すような構成となっており、第３図に示すヘッド駆動の
タイミングチャートにより駆動されている。

この従来のサーマルヘッド駆動法は、階調レベルごとに
分割された１ライン分のデータをシフトレジスタに取り
込み、ラッチと同時にストローブパルス幅に相当する時
間だけ各発熱抵抗素子に通電し、その繰返し回数により
発熱エネルギーを制御して中間調記録を行う方法である
。この場合の温度補償は、サーマルヘッドの温度に応じ
て、ストローブパルス幅を変更制御して行なうことが通
常の方法となっている。また、階調特性もストローブパ
ルス幅を変更制御するかγ特性を付加したデータを入力
することにより行なうことが通常の方法となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる従来の方法では、ストローブパル
ス幅を環境温度（ヘッド温度）ごと、および各階調レベ
ルごとに変化させているので、ストローブパルスのパル
ス幅可変範囲が大きくなりすぎ、次の様な問題が生じて
いた。

第１に、ストローブパルス幅が次階調レベルのデータ転
送時間より短い場合、データ転送終了時までの間に通電
しない時間が生じ冷却期間となってしまうので、サーマ
ルヘッドの温度は第４図に示すような鋸歯状の温度上昇
となり、所定温度ＴＩに達するまでの通電時間ｔｌが非
常に長くなってしまっていた。これは、サーマルヘッド
上のグレーズ層への蓄熱効率が悪く非常に不経済であっ
た。

さらに冷却期間における熱放出の影響により、隣接する
発熱素子が加熱され、感熱紙の発色、あるいは、転写シ
ートから受容紙へのインクの転写が起こり、輪郭のぼけ
や、低濃度発色を示し、画像品位を著しく低下させてい
た。

一方、ストローブパルス幅が長すぎる場合には、１ライ
ン分の通電時間に非常に長い時間を費やさなければなら
ないため、定められた１ライン周期内におけるヘッド冷
却のための休止時間が短くなり、サーマルヘッドが充分
に冷却されないうちに次ラインの通電が行なわれてしま
う。これでは、ストローブパルス幅制御による温度補償
制御が追従し得す、同一画面内でラインごとに濃度の上
昇が現われる濃度むらが生じていた。

また第４図に示す鋸歯状の温度上昇特性を防止するため
に、データ転送時間以上の一定のストローブ幅を連続的
に印加することで印字を行なう例もある。しかしこの方
法においては、階調特性（γカーブ）をあらかじめデー
タに付加しておかなければならないため、充分な階調再
現が得られないという欠点があフな、さらに、温度補償
を、ストローブパルス幅を制御することにより行なって
いるため、上記と同様に、１ライン印字後のヘッド冷却
時間を充分にとれない場合が生じてしまい、次ライン印
字時に余熱が残り、濃度むらや輪郭ぼけの原因となって
いた。

本発明の目的はかかる従来方法の問題を解消し、熱効率
が良く輪郭ぼけや階調低下をせずに高速印字を行なえる
サーマルヘッド駆動方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の第１の形態では複
数の発熱素子が列状に配されたサーマルヘッドの各発熱
素子に画信号に応じたパラレルデータを任意に入力して
、ライン順次に中間調記録を行なうようにしたサーマル
ヘッド駆動方法において、サーマルヘッドの温度データ
に基いて、少なくとも発熱素子の共通電極に印加する印
加電圧を変えつつ中間調記録を行なうことを特徴とする
。

また、本発明の第２の形態では複数の発熱素子が列状に
配されたサーマルヘッドの各発熱素子に画信号に応じた
パラレルデータを任意に人力して、ライン順次に中間調
記録を行なうようにしたサーマルヘッド駆動方法におい
て、階調データおよびサーマルヘッドの温度データに基
いて発熱素子の共通電極に印加する印加電圧を異ならせ
、サーマルヘッド駆動に同期させつつ中間調記録を行な
うことを特徴とする。

（作　用） 本発明の第１の形態によれば、少くとも発熱素子の共通
電極に印加する印加電圧がサーマルヘッドの温度データ
に基づいて変えられ、温度補償がされつつ中間調記録が
行なわれる。従って、ストローブパルス幅制御の負荷を
減らし、かつ、その可変範囲を狭くすることができる。

さらには階調低下がないため、人力信号と同等の階調出
力が可能となる。

本発明の第２の形態によれば、発熱素子の共通電極に印
加する印加電圧が階調データおよびサーマルヘッドの温
度データに基づいて変えられサーマルヘッドの駆動に同
期させつつ中間調記録が行なわれる。従って、ストロー
ブパルス幅は一定で制御する必要がないので濃度むらや
輪郭ぼけが生じない。さらには階調低下がないため人力
信号と同等の階調出力が高速で得られるようになる。

〔実施例〕

以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を実施するためのサーマルプリンタの制
御回路を示すブロック図であり、１はＲ，Ｇ、Ｂ別のカ
ラー画像入力端、２は色変換回路、３はデータラインメ
モリ、４はカラー画像の中間調を出すためにサーマルヘ
ッドに印加するエネルギーを制御する中間調制御回路、
５は感熱紙やインクシートなどの消耗材の特性に合った
階調データが記憶されている階調ＲＯＭ、６はヘッド温
度に基いて決定された印加電圧のデジタルデータをＤ／
＾変換および増幅する回路、７はサーマルプリンタのシ
ステム全体の制御をする制御部、８はサーマルヘッド、
９はヘッド温度検出用の温度検出素子、ｌＯはインクシ
ート（感熱紙の場合は使用せず）、１１は溶融あるいは
昇華によりインクシートから離脱したインクを受容する
受容紙、または感熱紙、１２はプラテンローラである。

第２図は、従来方法においても使用され本実施例でも用
いるサーマルヘッド８およびその駆動回路の概略図であ
る。１３は発熱抵抗素子、１４はスイッチングトランジ
スタ、１５はデータ信号とストローブ信号とのアンドゲ
ート、１６はラッチ回路、１７はシリアルデータ信号を
パラレルデータ信号に変換するシフトレジスタ、１８は
発熱抵抗素子１３に印加電圧を印加する共通電極、１９
はストローブ信号入力端、２０はデータ信号入力端であ
る。

以下、本発明の第１の形態の第１実施例の動作について
、まず説明する。

画像入力端１からは不図示のカラー画像メモリから、プ
リント類であるＹ、Ｍ、Ｃに対応してＢ、Ｇ、Ｒ信号が
順次入力され、色変換回路２において、それぞれＹ、Ｍ
、Ｃ信号に変換される。

色変換回路２からは、画像データは印字ラインごとにデ
ータラインメモリ３に記憶され、１ラインずつ中間調制
御部４に転送される。この１ライン分の画像データは１
ラインの印字時間内に階調レベル分に分割され、各階調
レベルごとに、１ライン分のデータを階調数の回数だけ
サーマルヘッド８のデータ入力端２０に転送する。一方
Ｙ、Ｍ、Ｃの色ごと、消耗材の違いに応じた階調特性を
得るために、発熱抵抗素子１３に与えるエネルギー量を
、あらかじめ記憶しである階調ＲＯＭ５から、階調レベ
ルごとに順次読み出し、ストローブ信号としてストロー
ブ信号入力端１９に転送する。さらにその時点における
サーマルヘッド温度を温度検出素子９により検出し、該
温度において所定の濃度が得られる印加電圧を制御部７
で決定した上で、Ｄ／Ａ変換器６によりアナログデータ
に変換、増幅させた後に印加電圧として共通電極１８に
印加する。

以上の動作により、所定の印加電圧およびストローブパ
ルス幅が決定され、発熱抵抗素子１３に送られる。そし
て、サーマルヘッド８の熱エネルギーにより、インクシ
ートｌＯに塗布された昇華性インクまたは溶融性インク
が昇華または溶融し、受容紙１１に需容されて所望の多
階調画像が得られる。

本実施例で実施したサーマルヘッド駆動法におけるタイ
ミングチャートを第５図に示す。ＤＡＴＡ。

ＣＬＯＣＫ　、　ＬＡＴＣＨ、５ＴＲＢ、　ＶＨは、そ
れぞれ、データ信号、クロック信号、ラッチ信号、スト
ローブ信号、印加電圧を示している。

データ信号ＤＡＴＡはクロック信号ＣＬＯＣＫに同期し
て、４ＭＨｚで、１ライン（５１２画素）の１階調レベ
ル分が１２８μｓｅｃでシフトレジスタ１７に転送され
る。

ストローブ信号５ＴＲＢは、あらかじめ最低パルス幅が
１２８μｓｅｃとなる様に、階調数（６４階調）の数だ
け各階調レベルに必要なエネルギー量データとして記憶
しであるＲＯＭ５から読み出したものである。

またラッチ信号ＬＡＴＩＩ：Ｈは、ストローブ信号５Ｔ
ＲＢに同期させ、ストローブ信号５ＴＲＢの立下りと同
期してラッチする様に設定しである。

印加電圧ＶＨはヘッド温度を１５℃から５５℃まで１０
℃おき４段階に区分し、２ビツトデータとしてＤ／Ａ変
換回路６に送り、所望の印加電圧を印加する様に設定さ
れている。このヘッド温度データは、１画面印字開始時
に検知して、１画面印字中には固定する様に設定する。

次に本駆動法のシーケンスについて説明する。

まず始めに、ヘッド温度検出素子９により検出された温
度において所定の濃度が得られる印加電圧が決定され、
共通電極１８に印加される。

次にクロック信号ＣＬＯＣにに同期してデータ信号ＤＡ
ＴＡがシリアルにシフトレジスタ１７に格納され、ラッ
チ信号ＬＡＴＣＨと同時にパラレルにアンドゲート１５
に出力される。ここで、前記階調ＲＯＭ５のデータであ
るストローブ信号との論理和により所定の発熱抵抗素子
１３に所定の電圧が加わり発熱する。

この動作が、各階調ごとに６４回繰り返され、６４階調
画像の１ラインが形成される。

この１ラインの通電時間は０階調目印字のためのプリヒ
ート分を含めても約１２ｍ５ｅｃ程度であり、１ライン
印字周期が一般的な３３．３ｍ５ｅｃ程度である場合、
各発熱抵抗素子１３の冷却時間を２１．３ｍ５ｅｃと非
常に長くとれる。

この場合の温度特性図を模式的に表したものが第６図で
ある。

本発明の第１の形態におけるサーマルヘッド駆動法では
ストローブ信号を連続に近い形態で印加することができ
るため、温度上昇特性における微視的な鋸歯状温度上昇
は示さず、連続的なカーブを描いて上昇する。これは熱
効率の良さを示すものである。

また、１ライン印字後の冷却時間を充分にとれるため、
次ライン印字への熱的影響がほとんど見られない。

さらにヘッド温度の違いによってはストローブパルス幅
が変わらず、環境温度に関係なく冷却時間が充分に取れ
るので、画像濃度の温度による影響が非常に小さくなる
特徴もある。その上印加電圧の変化のみで他の消耗材へ
の対応なども可能であり、例えば、感熱紙・昇華転写を
１つのプリンタで共有することも容易である。

本実施例においては昇華転写型フルカラープリンタを用
いたヘッド駆動法について説明したが、当然熱溶融型フ
ルカラープリンタまたは感熱紙を用いた多階調プリンタ
においても同様の効果が見られるのは言うまでもない。

次に、本発明の第１の形態の第２の実施例につき説明す
る。

前記実施例と同じ装置を用い、同様のタイミングにより
、ヘッド駆動を行なうが、温度補償のための共通電極へ
の印加電圧Ｖ）ｌの切り換えを１５℃から５５℃まで２
℃おきに２０段階に区分し、５ビツトデータとしてＤ／
Ａ変換回路６に送り、所望の印加電圧を印加する様に設
定した。さらに、温度検知は１ライン印字ごとに行ない
、１画面内でも温度データにより印加電圧が所定のもの
に変わるように設定して印字を行なった。その結果、１
画面内での印加電圧の切換点での濃度差は全くなく、か
つｌＯ枚連続印字によっても濃度変化は見られなかった
。また、印画物は濃度むらが全くなく輪郭のぼけや階調
低下の見られない高品位な画像となった。

次に、本発明の第２の形態における第１の実施例の動作
について説明する。ただし、本例では中間調制御部４と
Ｄ／＾変換器６も第１図に破線示の如く接続される。

前述した本発明の第１の形態における実施例と同様に、
画像入力端１からは不図示のカラー画像メモリからプリ
ント類Ｙ、Ｍ、、Ｃに対応してＢ。

Ｇ、Ｒ信号が順次人力され、色変換回路２において、そ
れぞれＹ、Ｍ、Ｃ信号に変換される。色変換回路２から
は、画像データは印字ラインごとにデータラインメモリ
３に記憶され、１ラインずつ中間調制御部４に転送され
る。この１ライン分の画像データは、１ラインの印字時
間内に階調レベル分に分割され、各階調レベルごとに１
ライン分のデータを階調数の回数だけサーマルヘッド８
のデータ入力端２０に転送する。

一方、各階調レベルのデータ転送に同期してラッチ信号
が送られ、かつデータ転送時間に等しい時間のストロー
ブ信号が、常に一定のパルス幅をとる様にストローブ信
号入力端１９に転送される。さらにその時点におけるヘ
ッド温度を温度検出素子９により検出し中間調制御部４
で該温度および色データにより階調ＲＯＭ５から所定の
濃度が得られる階調データを読み出す、そして、この階
調データをＤ／八へ換器６によりアナログデータに変換
、増幅させた後に印加電圧としてラッチ信号に同期させ
て共通電極１８に印加する。

以上の動作により、所定の印加電圧が決定され、発熱抵
抗素子１３に送られる。そして、サーマルヘッド８の熱
エネルギーにより、インクシート１０に塗布された昇華
性インクまたは溶融性インクが昇華または溶融し、受容
紙１１に受容されて所望の多階調画像が得られる。

本実施例で実施したサーマルヘッド駆動法におけるタイ
ミングチャートを第７図に示す。データ信号ＤＡＴＡは
クロック信号ＣＬＯＣＫに同期して、４ＭＨｚで１ライ
ン（５１２画素）の１階調レベル分が１２８μｓｅｃで
シフトレジスタ１７に転送される。

ストローブ信号５ＴＲＢおよびラッチ信号ＬＡＴＣＨは
、データ信号ＤＡＴＡに同期させ、パルス幅１２８μｓ
ｅｃ　、周期１３０μｓｅｃに設定されている。さらに
、温度データは、ヘッド温度を１５℃から５５℃まで１
０℃おき４段階に区分し、２ビツトデータとして中間調
制御部４に送り、この温度データに対応するＩＩ調デー
タをＲＯＭ５の階調テーブルから読み出し、各階調レベ
ルに対応するデータを印加電圧のアナログデータとして
共通電極Ｖ旧８に入力する。

このヘッド温度データは１画面臼字開始時に検知して、
１画面臼字中には固定する様に設定する。

次に本駆動法のシーケンスについて説明する。

まず初めに、ヘッド温度検出素子９により検出された温
度を中間調制御部４に記録する。次にクロック信号ＣＬ
ＯＣにに同期してデータ信号ＤＡ’ＴＡｈ＜シリアルに
シフトレジスタ１７に格納され、ラッチ信号ＬＡＴＣＨ
と同時にパラレルにアンドゲート１５に出される。ここ
で一定パルス幅（１２８μｓｅｃ　）をもったストロー
ブ信号との論理和をとり、データ信号［ＩＡＴ＾に応じ
たパルスの個数が決定される。さらに温度データおよび
色データによりＲＯＭ５から読み出した階調データに従
い各階調レベルに対応する印加電圧が各発熱抵抗素子１
３に印加されて発熱する。この動作が各階調ごとに６４
回繰り返えされ、６４階調画像の１ラインが形成される
。

この−ラインの通電時間は、０階調目印字のためのプリ
ヒート分を含めても約１０ｍ５ｅｃ程度でありｌライン
印字周期が一般的な３３．３ｍ５ｅｃ程度である場合、
各発熱抵抗素子１３の１ライン印字ごとの冷却時間は前
述した本発明の第１の形態における実施例と同様に２３
．３ｍ５ｅｃと非常に長くとれる。従って、この場合の
温度上昇特性図も同様に模式的に第６図に示される。本
発明の第２の形態におけるサーマルヘッドの駆動法でも
、ストローブ信号が連続に近い形態で印加さへれるため
、温度上昇特性における微視的な鋸歯状温度上昇を示さ
ず、連続的なカーブを描いて上昇するので、熱効率の良
いことがわかる。また１ライン印字後の冷却時間を充分
にとれるため、次ラインへの熱的影響がほとんど見られ
ない。さらに、前述の如く、印加電圧の変化のみで他の
消耗材への対応なども可能であり、例えば、感熱紙、昇
華転写を１つのプリンタで共有することも容易である。

本実施例においても、昇華転写型フルカラープリンタを
用いたヘッド駆動法について説明したが、当然、熱溶融
型フルカラープリンタ、または感熱紙を用いた多階調プ
リンタにおいても同様の効果が見られるのは言うまでも
ない。

次に、本発明の第２の形態における第２の実施例につき
説明する。

前記第１の実施例と同じ装置を用い、同様のタイミング
によりヘッド駆動を行なうが、温度補償としての各温度
ごとの階調テーブルを１５℃から５５℃まで２℃おきに
２０段階に区分し、階調ＲＯＭ５に記憶させた。さらに
温度検知は、１ライン印字ごとに行ない、１画面内でも
温度データの変更があれば該温度データに対応する階調
テーブルを読み出して印加電圧にしてサーマルヘッド８
に印加した。その結果、１画面内での印加電圧の切換点
での濃度差は全くなく、かつ、ｌＯ枚連続印字によって
も濃度変化は見られなかった。また印画物は濃度むらが
全くなく、輪郭のぼけや階調低下の見られない高品位な
画像となった。

く比較例） 比較例として第２図に示すヘッド駆動回路を用いて第３
図に示すタイミングチャートによる画像出力も行なった
。

これは、印加電圧を一定値で固定し、ストローブパルス
幅を階調ごとヘッド温度ごとに変化させることにより駆
動を行なう方法である。この方法によると各階調レベル
ごとに変化するストローブ幅を環境温度によっても変化
させなければならない。例えば、１５℃の時の最高パル
ス幅２４０μｓｅｃに対して５５℃の時の最低パルス幅
１１０μｓｅｃの様に、ストローブパルス幅のレンジが
極端に大きくなってしまう。さらに最低パルス幅がデー
タ転送時間（１２８μｓｅｃ　）より短くなるため、第
４図に示すように１階調印字ごとの冷却時間が生じてし
まい鋸歯状の温度上昇を示し、熱効率が非常に悪くなっ
た。また最高パルス幅が長い場合には、次ライン印字ま
での冷却時間が短くなって濃度むらや輪郭ぼけとして画
像に現れてしまった。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の形態に
よれば、サーマルヘッドの温度データに基づいて、少な
くとも発熱素子の共通電極に印加する印加電圧を制御し
て温度補償を施すようにしたので、発熱素子の熱効率が
良く、濃度むら、輪郭ぼけ、階調低下を生じることなく
高速の中間調記録を行うことができる。

また、本発明の第２の形態によれば階調データおよびサ
ーマルヘッドの温度データに基づいて発熱素子の共通電
極に印加する印加電圧を異ならせ、サーマルヘッド駆動
に同期させて階調制御および温度補償を行なうようにし
たので、同じく、発熱素子の熱効率が良く、濃度むら、
輪郭ぼけ、階調低下を生じることなく高速の中間調記録
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するためのサーマルプリンタの制
御回路を示すブロック図、 第２図は本発明を実施するための、および従来−数的に
使用されているヘッド駆動回路を示すブロック図、 第３図は従来駆動法のタイミングチャート、第４図は従
来駆動法の温度特性図、 第５図は本発明の第１の形態におけるサーマルヘッド駆
動法のタイミングチャート、 第６図は本発明駆動法の温度特性図、 第７図は本発明の第２の形態におけるサーマルヘッド駆
動法のタイミングチャートである。 １９・・・ストローブ信号入力端、 ２０・・・データ信号入力端。 １・・・カラー画像入力端、 ５・・・階調データを記憶した階調ＲＯＭ６・・・Ｄ／
Ａ変換回路、 ８・・・サーマルヘッド、 ９・・・温度検出素子、 ｌＯ・・・インクシート、 １１・・・受容紙、 １２・・・プラテンローラ、 １３・・・発熱抵抗素子、 １５・・・アンドゲート、 ■８・・・印加電圧共通電極、 ヘッド駆動回路口 第２図 木登岨を実部した電気釣ブロック図 第１図 ＶＨ イ芝来Ｕ１７Ｊ法のタイミンブチ〒−ト第３図 ザーマルヘッド駆動シ去のタイミングチ↑−ト第５図 征束駈＠渚の湿度特１段図 木受Ｂ１１１駆ｖＪ造の温良特性図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の発熱素子が列状に配されたサーマルヘッドの
   各発熱素子に、画信号に応じたパラレルデータを任意に
   入力して、ライン順次に中間調記録を行なうようにした
   サーマルヘッド駆動方法において、サーマルヘッドの温
   度データに基いて、少なくとも前記発熱素子の共通電極
   に印加する印加電圧を変えつつ中間調記録を行なうこと
   を特徴とするサーマルヘッド駆動方法。 ２）複数の発熱素子が列状に配されたサーマルヘッドの
   各発熱素子に、画信号に応じたパラレルデータを任意に
   入力して、ライン順次に中間調記録を行なうようにした
   サーマルヘッド駆動方法において、階調データおよびサ
   ーマルヘッドの温度データに基いて前記発熱素子の共通
   電極に印加する印加電圧を異ならせ、サーマルヘッド駆
   動に同期させつつ中間調記録を行なうことを特徴とする
   サーマルヘッド駆動方法。