JPH0681233B2 - 多階調記録方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、１画素を複数のドットマトリクスで構成す
るとともに、上記マトリクス内に記録されたマークドッ
トの面積率によって疑似階調画像を得る多階調記録方式
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

熱溶融性インクをサーマルヘッドにより加熱してインク
を溶融または軟化させて記録紙に転写記録する溶融型熱
転写記録方式では、インク転写による濃度表現が、
“1",“0"的であるため、いわゆる２値面積階調と呼ば
れる面積変調による階調表現が一般的に行われている。

しかしながら、この方法では、ｎ×ｎ画点のマトリクス
で１画素を表現する場合に表現可能な階調数が、記録紙
の下地濃度レベルを含めてもn²＋１に過ぎない。したが
って、例えば４×４のマトリクスサイズで17階調しか表
現することができない。ところが、一般に目に自然な画
像を得るには、カラー画点の解像度が４ドット/mm以
上、階調数が64以上であるといわれている。これを２値
面積変調方式で満足するには８×８マトリクスサイズで
発熱素子密度が32ドット/mm以上のサーマルヘッドを使
用しなければならない。しかし、現在実現可能なサーマ
ルヘッドは、16ドット/mmが限界であり、32ドット/mmの
解像度を持つ熱転写記録の実現は現状では困難である。
このため、２値面積階調により滑らかな濃度階調を得る
ことは極めて困難であった。

そこで、これを解決するため、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、濃度の異なる画点と画
点配置の組合わせにより多階調を得る方法（特開昭57−
193377号）や、濃度の異なるインクを長手方向に順次塗
布したインクリボンを用いて低濃度インクから高濃度イ
ンクへと記録画点を順次重ね合わせる方法（特開昭59−
55768号）などが提案されている。しかし、これらの方
法は、いずれもインク転写が不安定でしかも印字時間が
かかるなどの欠点を持っていた。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に基づきなされたもので、解
像度の低下を招くことなく極めて滑らかな階調表現が可
能な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〕

本発明は、１画素をｎ×ｎドットマトリクスにより構成
して、該マトリクス内に固定パターンを設定し、かつ該
固定パターンを構成するマークドットのドット形成エネ
ルギーを多値化することにより擬似階調を得る熱転写記
録方式における多階調記録方式において、前記固定パタ
ーンを、複数のドットをＬ字形に配列したパターンを少
なくとも一部に含む形状としたことを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、固定パターンの画点形成エネルギーを
多値化することによって多階調画像を得る方式であるた
め、小さなマトリクスサイズであっても従来よりも多く
の階調数を得ることができ、しかもその階調特性は極め
て滑らかなものとなる。また、従来と同じ階調数を従来
よりも小さなマトリクスサイズで表現できるので階調数
を高めると同時にその解像度をも高めることができる。

さらに本発明によれば、特定の固定パターンを構成する
マークドットの画点形成エネルギーを変化させることに
よって階調表現を行うものであるため、熱転写記録に最
も好ましいパターンを選択できる。この場合には固定パ
ターンとしてＬ字形を基本とする固定パターンを使用し
ているため、Ｌ字の屈折部内側のスペース部分にインク
を顕著に広がらせることができる。したがって、濃度ダ
イナミックレンジの広い、しかも直線性に優れた階調特
性を得ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、図面に基づいて、本発明の一実施例について説明
する。

第１図は、本発明の一実施例としてＬ字形のパターンを
用いた場合の、濃度ダイナミックレンジの拡大を説明す
るための図である。

すなわち、同図（ａ）は、ディザ法を熱転写記録方式に
適用した時に常用される集中形パターンであり、同図
（ｂ）は、縦（副走査方向）に延びるストライプ形状の
パターンであり、また、同図（ｃ）は、本実施例に係る
Ｌ字形のパターンである。

いま、これらパターンの各マークドットを形成するエネ
ルギーを徐々に増やしていくと、インクの溶融面積が拡
大し、各固定パターンの面積は、それぞれ破線、一点鎖
線に示すように、拡大されてゆく。高速の熱転写記録で
は、一般に蓄熱現象により副走査方向にやや伸びた画点
が形成される。従って副走査方向に連続する画点の数に
応じて画点は広がる。つまり通電エネルギー量の変化分
が同じならば、より表現可能な濃度のダイナミックレン
ジは広がることを意味している。また、一般にマトリク
スは正方形であるため、小さなマトリクスサイズの場合
に第１図（ａ）に示すパターンを用いると、通電エネル
ギー量を大きくした場合に、隣のマトリクスの記録パタ
ーンとの間で、いわゆるブリッジ現象を生じ、これによ
って濃度の飛びが起り、階調表現の滑らかさは損われ
る。また、ブリッジ現象はランダムに発生するため、こ
のブリッジに起因するノイズにより、画質が著しく低下
するという問題もある。

この点、第１図（ａ）に示したＬ字形状のパターンであ
ると、主走査方向と副走査方向の各ドット列の交点付近
のドット形成におけるサーマルヘッドもしくはインクリ
ボンの蓄熱現象により、主走査方向と副走査方向のドッ
ト列に囲まれた領域への転写されたインクによる画点の
広がりが付加されるので、第１図（ａ），（ｂ）に示す
パターンに比較して、より濃度表現可能なダイナミック
レンジを拡大することができる。

このような効果は、Ｌ字形状を組合わせた十字形状の固
定パターンでより顕著に現れる。第２図および第３図
は、マトリクスサイズが４×４で、このマトリクス内に
主走査方向に３ドット、副走査方向に３ドットを配置し
てなる十字形状の固定パターンを配した例を示す。

すなわち、十字形状で表現される固定パターンの画点形
成エネルギーを第２図（ａ）に示すように、1,3,5の順
に増加させてゆくと、同図（ｂ）に示すように、縦方向
および横方向に延びる画点列が徐々に太る。これに伴っ
て、上記画点列で囲まれた空白部分が、インクの軟化面
積の増大によって徐々に埋め尽くされてゆく。

この実施例によれば、Ｌ字形状の屈曲部内側の効果的な
面積変調作用が４箇所で期待できるので、表現濃度のダ
イナミックレンジをより広くとることができる。

また、この固定パターンは、第３図（ａ）に示すよう
に、マトリクスとマトリクスとを隣接させた場合でも固
定パターン同士が接触しないように、１ドット分のスペ
ースドットを配置したパターンとなっている。したがっ
て、このパターンによれば、同図（ｂ）に示すように、
画点形成エネルギーを十分に高めた場合でも、固定パタ
ーン間の独立性は保たれる。つまり、通電エネルギー量
の増加に従って画素は大きくなるが、隣のパターンとの
間に通電しないスペースドットが存在しているため、イ
ンクの付着力は弱く、インクリボンと記録紙の剥離によ
って起こる記録紙へのインク転写が起り難くなる。した
がってパターンの独立性が保たれると考えられる。

また、従来は、互いに隣接するパターン同士が接してい
ると、その部分で画点形成エネルギーに応じて特異なイ
ンク転写面積の増加が見られ、しかもこの増加は一般に
極めて急激であった。このため、しばしば画点形成エネ
ルギーの増加に伴い画素濃度の直線性が妨げられること
があった。しかし、上記のような十字形状パターンによ
れば、パターンの最も細い部分が近接しているので、パ
ターン同士がつながった場合でも、通電エネルギーにお
うじて最も画点面積を増加させる部分が、近接部分とは
最も遠い十字パターンの中心部であることから、非イン
ク転写部は同心円状に縮小し、最後まで良好な画質が保
たれる。

次に、本発明を４×４マトリクスで39階調表現が可能な
記録装置に適用した例を説明する。

第４図は、このサーマル記録装置の構成を示すブロック
図である。

すなわち、図示しないスキャナ、A/Dコンバータ、画像
メモリ、伝送系の復調、復号回路等からディジタル信号
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１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１で処理された信号は、多値パターンテーブル２
に入力されている。

多値パターンテーブル２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、本実施例の主
要部となる部分である。この多値パターンテーブル２
は、従来ならばテーブルルックアップ形式の２値ディザ
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、本実施例においては、この部分は後述する
ように固定パターン情報と各マークドットの形成エネル
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３は、ディジタル記録あるいは
疑似中間記録に必要な画点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、通常、ラインプリンタの場合、主走査方向のドット
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１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２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４に与えられ
ている。このサーマル記録回路４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４から出力される通電パルスは、サーマルヘッド駆
動回路５に出力されている。

サーマルヘッド駆動回路５は、シフトレジスタとラッ
チ、ゲートドライバからなるIC化された回路で、サーマ
ルヘッド基板上に搭載されている。

このサーマル記録回路４およびサーマルヘッド駆動回路
５の連動動作は、従来の溶融熱転写記録では蓄熱現象を
補償するためになされた動作と同じであり、例えば特開
昭57−208283号、特開昭59−98878号などに述べられて
いるように、通電パルス幅をそれぞれ変化させたり、通
電パルスの電圧レベルを変化させたり、またはこれらを
併用することなどが考えられる。

ところで、上記実施例に係る装置の主要部である多値パ
ターンテーブル２の記憶内容の詳細は、第５図に示され
る。この多値パターンテーブル２に収納されているパタ
ーンは、４×４ドットマトリクスで１画素を構成し、こ
のマトリクス内に形成されるパターンは固定である。

すなわち、濃度領域を０〜11階調レベル、12〜23階調レ
ベル、24〜38階調レベルの３つの領域に分け、第１の領
域にはＬ字形のパターンが、また第２の領域にはＬ字形
のパターンを角の１ドットを共有する２つ組み合わせた
３×３ドットの大きさの十字形のパターンが、また第３
の領域にはＬ字形のパターンを含み、かつ全体として４
×４ドットで構成される大略Ｌ字形状のパターンがそれ
ぞれ割当てられるように各記憶場所にマークドット形成
のための情報が記憶されている。さらに、固定パターン
を構成する各ドットの画点形成エネルギーを、濃度レベ
ルに応じて図示のように５段階に変化させ、これらの組
合わせによって全体として39階調の表現が可能になるよ
うに、各濃度に対応する記憶場所に各ドットの注入エネ
ルギー量の情報（図中１〜５の数字で表わされる量）が
記憶されている。

第５図に示されるように、マトリクス内に配置される固
定パターンの大きさは、マトリクスサイズを上限として
種々の大きさのサイズのパターンを適用することができ
る。パターンの形状が複数のドットをＬ字形に配列した
パターンを少なくとも一部に含む形状であり、またパタ
ーンのサイズが画素マトリクスサイズ内であれば、固定
パターンの大きさに関係なく第１図と同様の効果が得ら
れる。

また、第５図の第３の領域のパターンは主走査方向およ
び副走査方向の各ドット列の交差領域付近にＬ字形のパ
ターンを含む。さらに、この第３の領域のパターン中に
含まれるＬ字形のパターンにおいては、主走査方向と副
走査方向の各ドット列の交点に位置するドットはない
が、交点に隣接するドットがある。このドットにより交
点付近のドット列が途切れることはない。従って、各ド
ット列の交点付近のドット形成におけるサーマルヘッド
ないしはインクリボンの蓄熱現象により、主走査方向と
副走査方向のドット列に囲まれた領域への画点の広がり
が付加されるため、第１図で説明したと同様の効果が得
られる。

第６図中実線に、この実施例の装置を用いて記録された
画像の階調濃度特性を示す。なお、図中点線は比較例と
して示したもので、１つのドットからなる第１のパター
ンと、副走査方向にだけ延びる第２のパターンと、主走
査方向および副走査方向に延びるＬ字形状の第３パター
ンとをそれぞれ使用したものである。

この図から明らかなように、本実施例のものは、比較例
のものに比較して、低濃度レベルでのダイナミックレン
ジが広く、これによって全体的なダイナミックレンジも
拡大された。また、上記のように低濃度領域のダイナミ
ックレンジが拡大されたことにより、濃度特性の直線性
が大幅に改善された。しかも、本実施例のものは、全濃
度領域においてざらつきのない良好な画質を得ることが
できた。

このように、本実施例によれば、４×４のマトリクスで
も従来の17階調から39階調までに階調数を増やすことが
でき、これによる解像度の低下も抑制できる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。たとえば、この発明の基本思想には、第７図に示
す各種のパターンが含まれる。この場合、高濃度領域用
のパターンであっても、固定パターンは、縦方向もしく
は横方向に延びるマークドット列のうちの少なくとも１
つの方向に延びるマークドット列がマトリクスの最外周
位置において少なくとも１つのスペースドットを形成す
るようにするのが望ましい。隣接パターンとの間の不規
則なブリッジ現象を抑制することができるからである。

また、本発明は、特に４×4,3×３マトリクスに限定さ
れるものではなく、他のマトリクスサイズを用いた場合
にも適用できるが、本発明の効果をより高めるためには
２＜ｎ≦６のマトリクスサイズが望ましい。

このように、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変更して実施するこができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る固定パターンの効果を
比較例の固定パターンと比較して説明するための図、第
２図は本発明の他の実施例に係る固定パターンとその注
入エネルギーとその作用とを示す模式図、第３図は同固
定パターンの効果を説明するための模式図、第４図は本
発明のさらに他の実施例に係るサーマル記録装置の構成
を示すブロック図、第５図は同装置における多値テーブ
ルの記憶内容を示す模式図、第６図は同装置の注入エネ
ルギー量に対する記録濃度の特性を示す特性図、第７図
は本発明に係る固定パターンの種々の例を示す模式図で
ある。 １…多階調信号処理回路、２…多値パターンテーブル、
３…マトリクス位置指定回路、４…サーマル記録回路、
５…サーマルヘッド駆動回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１画素をｎ×ｎドットマトリクスにより構
   成して、該マトリクス内に固定パターンを設定し、かつ
   該固定パターンを構成するマークドットのドット形成エ
   ネルギーを多値化することにより擬似階調を得る熱転写
   記録方式における多階調記録方式において、 前記固定パターンは、複数のドットをＬ字形に配列した
   パターンを少なくとも一部に含む形状であることを特徴
   とする多階調記録方式。
2. 【請求項２】前記固定パターンは、十字形状であること
   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. 【請求項３】前記固定パターンは、縦方向もしくは横方
   向に延びるマークドット列のうちの少なくとも一つの方
   向に延びるマークドット列が前記マトリクスの最外周位
   置において少なくとも一つのスペースドットを形成する
   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
   の多階調記録方式。