JP2005153416A - サーマルヘッドのスジ印画補正方法及び装置、及びサーマルヘッド及びサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱素子の断線によって発生する白スジが目立たなくなるように補正する。
【解決手段】 各発熱素子の抵抗値を測定して、断線状態にある発熱素子Ｎを特定する。この断線発熱素子Ｎと、その隣接発熱素子Ｎ−１，Ｎ＋１及び近接発熱素子Ｎ−２，Ｎ＋２とによって印画される画像データに必要な印加エネルギＹＥｎ，ＹＥｎ−１，ＹＥｎ＋１，ＹＥｎ−２，ＹＥｎ＋２を算出する。断線発熱素子Ｎの印加エネルギＹＥｎをＹＥｎ＋１，ＹＥｎ−２，ＹＥｎ＋２に所定割合ずつ加算する補正を行ない、補正後の印加エネルギＹＥＥｎ−１，ＹＥＥｎ＋１，ＹＥＥｎ−２，ＹＥＥｎ＋２に基づいて画像データを補正する。これにより、隣接発熱素子Ｎ−１，Ｎ＋１と近接発熱素子Ｎ−２，Ｎ＋２との発熱量が増加するため、断線発熱素子Ｎの画素が発色して白スジＸが目立たなくなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ライン状に配置した複数の発熱素子を発熱させて印画を行なうサーマルヘッドに関し、さらに詳しくは、発熱素子の断線によって印画画像のなかに生じるスジを補正する方法及び装置と、これらを用いたサーマルヘッド及びサーマルプリンタとに関するものである。

多数の発熱素子を備えたサーマルヘッドを使用して記録紙に印画を行なうサーマルプリンタが、従来より普及している。このサーマルプリンタには、サーマルヘッドの発熱素子で感熱記録紙を直接加熱して発色させる感熱方式と、記録紙に重ねたインクリボンの背後を発熱素子で加熱してインクリボンのインクを記録紙に転写する熱転写方式とがある。また、熱転写方式のサーマルプリンタのなかには、発熱素子の発熱量を制御することにより、記録紙に記録されるドットの濃度を変えることができる昇華型サーマルプリンタもある。

サーマルヘッドの発熱素子には、電流や電圧の高低によって発熱量が変化する発熱抵抗素子が用いられている。この発熱抵抗素子の抵抗値は、未使用時であっても５〜１０％程度のバラツキがあり、しかも経時や印画によって変化する。発熱素子の抵抗値が変化すると発熱エネルギも変化してしまうため、各発熱素子の抵抗値の差異が大きくなると、印画画像に濃度ムラ等の印画不良が発生する。このような発熱素子の抵抗値に起因した濃度ムラを防止するために、各発熱素子の抵抗値を測定し、この測定結果に基づいて発熱素子の画像データを補正するようにしたサーマルプリンタが知られている（例えば、特許文献１〜３等）。

特開平０６−０７９８９７号公報 特開平０９−１９３４３７号公報 特開２００１−１６２８５０号公報

劣化して抵抗値が大きくなった発熱素子は、最後に断線してしまう場合がある。断線した発熱素子は通電しても発熱しないため、印画画像のなかにはスジが表れる。このスジは、断線した発熱素子によって印画されなかった画素部分に記録紙の地肌が表れたもので、記録紙の色から白スジ等と呼ばれ、印画品質を大幅に低下させてしまう。この白スジは、特許文献１〜３記載の濃度補正を実施しても補正することができず、サーマルヘッドを交換するしか対処方法がなかった。また、微細化技術の発達によって、サーマルヘッドも発熱素子のサイズやピッチ、配線の太さ等が微細化されている。そのため、発熱素子に断線が発生しやすくなる可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためのもので、発熱素子の断線によって発生する白スジが目立たなくなるように補正することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のサーマルヘッドのスジ印画補正方法は、複数の発熱素子の中から断線状態にある発熱素子を特定し、この断線状態の発熱素子に隣接する隣接発熱素子及び近接する近接発熱素子の画像データあるいは駆動データを補正して、隣接発熱素子及び近接発熱素子の印加エネルギに断線発熱素子の印加エネルギを加算した。また、断線発熱素子の特定には、各発熱素子の抵抗値を測定する方法を用いた。

さらに、隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データは、断線発熱素子との距離が離れるにしたがって、断線発熱素子の印加エネルギの加算割合が低くなるように補正した。また、カラーサーマルプリンタ用のサーマルヘッドに適用する場合には、印画される複数の色ごとに、隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データの補正内容を切り換えるようにした。

さらに、本発明のサーマルヘッドのスジ印画補正装置は、断線状態にある発熱素子を断線発熱素子として特定する断線発熱素子特定手段と、断線発熱素子に隣接する隣接発熱素子及び近接する近接発熱素子の画像データあるいは駆動データを補正して、隣接発熱素子及び近接発熱素子の印加エネルギに断線発熱素子の印加エネルギを加算する補正手段とから構成した。

さらに、断線発熱素子特定手段として、各発熱素子の抵抗値を測定する抵抗値測定手段を用いた。また、補正手段は、断線発熱素子と隣接発熱素子及び近接発熱素子との距離に応じた補正係数を用いて、隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データを補正するようにした。更に、カラーサーマルプリンタに用いる場合には、印画する色に応じた補正係数を用いて、隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データを補正するようにした。

また、本発明のスジ印画補正方法及び補正装置に使用されるサーマルヘッドは、発熱素子の配置方向に直交する方向に対して各発熱素子を傾斜させた。

また、本発明のサーマルプリンタは、上述したスジ印画補正装置とスジ印画補正方法とサーマルヘッドとを選択的に用いた。さらに、複数の発熱素子のうち、隣り合う２個以上の発熱素子が連続して断線した場合に、発熱素子の断線を警告する警告手段を設けた。

以上説明したように、本発明のサーマルヘッドのスジ印画補正方法及び装置及びサーマルプリンタは、断線発熱素子によって印画されずにスジとなる部分に、隣接発熱素子と近接発熱素子とで印画を行なうことができるので、スジの存在が目立たなくなるように補完することができる。また、各発熱素子の抵抗値を測定して断線発熱素子を特定するようにしたので、確実に断線発熱素子を特定することができる。また、抵抗値測定手段は構成部品が少なく、大きなスペースも必要としないため、プリンタを大型化することなくローコストに組み込むことができる。

さらに、断線発熱素子から離れるにしたがって印加エネルギの加算割合が少なくなるようにしたので、スジ部分の両隣の階調濃度だけが極端に高くなるようなことはない。また、カラーサーマルプリンタのサーマルヘッドのスジを補正する場合には、隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データの補正量を印画する色に応じて切り換えるようにしたので、よりきめ細やかにスジの補完を行なうことができる。

さらに、本発明のサーマルヘッドは、各発熱素子をライン状の配置方向に直交する方向で傾斜させたので、隣接発熱素子及び近接発熱素子による断線発熱素子の補完をより効果的に行なうことができる。また、断線発熱素子が２個以上連続して発生している場合には隣接発熱素子及び近接発熱素子による補完が難しくなるが、このような場合には、２個以上の連続した断線発熱素子があることを警告手段で警告するようにしたので、サーマルプリンタの修理等を促すことができる。

図１は、本発明を実施したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。このカラー感熱プリンタ２は、記録材料として長尺のカラー感熱記録紙３を使用する。カラー感熱記録紙３は、ロール状に巻かれた記録紙ロール４の形態で市場に供給され、カラー感熱プリンタ２にセットされる。

図２に示すように、カラー感熱記録紙３は、支持体６上にシアン感熱発色層７，マゼンタ感熱発色層８，イエロー感熱発色層９，保護層１０が順次層設されている。最上層となるイエロー感熱発色層９は熱感度が最も高く設定され、小さな熱エネルギでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層７は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギでシアンに発色する。また、イエロー感熱発色層９は、４２０ｎｍの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層８は、イエロー感熱発色層９とシアン感熱発色層７との中間程度の熱エネルギでマゼンタに発色し、３６５ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。なお、例えばブラック感熱発色層を設けて４層構造にしたカラー感熱記録紙を使用することもできる。

カラー感熱プリンタ２にセットされた記録紙ロール４の外周面には、搬送モータ１３によって回転される給紙ローラ１４が当接する。搬送モータ１３は、パルスモータであり、モータドライバ１５から入力されたパルスによって駆動される。給紙ローラ１４が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール４は図中時計方向に回転し、カラー感熱記録紙３が記録紙ロール４から送り出される。逆に、給紙ローラ１４が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール４は図中反時計方向に回転してカラー感熱記録紙３を巻き戻す。

記録紙ロール４から送り出されたカラー感熱記録紙３は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、カラー感熱記録紙３を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１８と、排紙ローラ対１９とが配置されている。搬送ローラ対１８及び排紙ローラ対１９は、搬送モータ１３によって回転されるキャプスタンローラ１８ａ，１９ａと、このキャプスタンローラ１８ａ，１９ａに圧接するピンチローラ１８ｂ，１９ｂとからなり、カラー感熱記録紙３を図中左方のＡ方向（給紙方向）と、図中左方のＢ方向（巻戻方向）とに往復搬送する。排紙ローラ対１８のＡ方向下流側には、印画済みのカラー感熱記録紙３をプリンタ２外に排出する排紙口２１が設けられている。

記録紙ロール４と搬送ローラ対１８との間には、搬送経路の上方に配置されたサーマルヘッド２４と、このサーマルヘッド２４に向き合うように搬送経路の下方に配置されたプラテンローラ２８とが設けられている。サーマルヘッド２４は、セラミックやアルミナ，アルミナセラミック等で形成されたヘッド基板２５と、このヘッド基板２５の下面に設けられた印画用突条２６と、図３に示すように、印画用突条２６の上に並べて配置され、それぞれが１画素分の印画を行なう多数の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４とからなる。

プラテンローラ２８は、回転自在とされている。また、プラテンローラ２８は上下方向において移動自在とされ、図示しないバネによってサーマルヘッド２４の印画用突条２６に圧接する方向に付勢されている。このプラテンローラ２８は、給紙時及び排紙時には、カムやソレノイド等からなるシフト機構によって下降され、サーマルヘッド２４との間に隙間を形成する。

サーマルヘッド２４は、カラー感熱記録紙３が搬送ローラ対１８によってＡ方向に搬送される際に、印画用突条２６とプラテンローラ２８との間にカラー感熱記録紙３を挟み込む。多数の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４は、ヘッドドライバ３１に入力された駆動データに基づいて発熱し、カラー感熱記録紙３の各感熱発色層７〜９を発色させる。プラテンローラ２８は、カラー感熱記録紙３の搬送に応じて従動回転し、カラー感熱記録紙３と発熱素子２７との当接状態を安定させる。

搬送ローラ対１８のＡ方向下流側には、カラー感熱記録紙３の先端を検出する光学センサ３３が組み込まれている。この光学センサ３３の検出信号は、システムコントローラ３４に入力され、カラー感熱プリンタ２の制御に利用される。また、サーマルヘッド２４には、ヘッド基板２５の温度を測定してシステムコントローラ３４に入力するヘッド温度センサ３５が取り付けられている。さらに、カラー感熱プリンタ２の筐体内の温度を測定する環境温度センサ３６も設けられており、その測定結果はシステムコントローラ３４に入力される。これらの温度センサ３５，３６の測定結果は、印画時の濃度調整に利用される。

光学センサ３３のＡ方向下流側には、カラー感熱記録紙３の記録面に対面して定着器３７が配置されている。定着器３７は、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を放出してイエロー感熱記録層９を定着するイエロー用定着光源３８と、発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層８を定着するマゼンタ用定着光源４９とからなる。これらの光源は、ランプドライバ４０によって発光駆動される。

定着器３７と排紙ローラ対１９との間には、カラー感熱記録紙３を幅方向でカットするカッター４２が配置されている。このカッター４２は、搬送経路の下方に固定配置された固定刃４２ａと、搬送経路の上方に配置され、カッタ駆動機構４３によって上下方向で移動自在とされた移動刃５２ｂとからなり、固定刃４２ａと移動刃４２ｂとでカラー感熱記録紙３を挟み込んでカットする。

図４は、カラー感熱プリンタの構成を示すブロック図である。システムコントローラ３４は、例えば、カラー感熱プリンタの制御プログラムが記憶されたＲＯＭと、制御中に発生した各種データが一時的に記憶されるＲＡＭや、制御プログラムに基づいて各部を制御するＣＰＵ等を備えたマイクロコンピュータからなる。このシステムコントローラ３４には、前述のモータドライバ１５，ヘッドドライバ３１，ランプドライバ４０の他、多数の回路やデバイスが接続されている。

インターフェース／メモリコントローラ４６は、ＰＣインターフェース４７やメモリカードスロット４８等のインターフェース部を介して、パーソナルコンピュータやメモリカード４９等の外部機器とのデータ通信を制御する。メモリカードスロット４８には、デジタルカメラ等で使用されて画像データが記憶されたメモリカード４９がセットされる。インターフェース／メモリコントローラ４６は、メモリカード４９から画像データを読み出し、映像出力回路５０によってモニタ５１に表示する。また、印画指定された画像データは、メモリカード４９から読み出して画像メモリ５２に記憶する。

システムコントローラ３４は、画像メモリ５２に記憶された画像データを読み出して、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の三色の画像データに変換し、これらのＹ画像データ，Ｍ画像データ，Ｃ画像データをフレームメモリ５５に記憶する。画像補正回路５６は、各発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の抵抗値や、サーマルヘッド２４の温度、筐体内の温度等に基づいて、フレームメモリ５５に記憶されたＹ画像データ，Ｍ画像データ，Ｃ画像データを補正する。

フレームメモリ５５に記憶された各色の画像データは、１ライン分ずつ読み出されてラインメモリ５９に記憶される。駆動データ形成部６０は、ラインメモリ５９から１ライン分の画像データを読み出し、発熱素子を駆動する駆動データに変換する。ヘッドドライバ３１は、駆動データ形成部６０から入力された駆動データに基づいてサーマルヘッド２４の各発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４を発熱させ、カラー感熱記録紙３に印画を行なう。

また、カラー感熱プリンタ２には、カラー感熱プリンタ２への電源供給を行なう電源部６３と、各発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の抵抗値ｒ１〜ｒ１０２４を測定する抵抗値測定回路６４と、隣接した発熱素子が２個以上連続して断線したときに警告を発するエラー表示部６５とが設けられている。

図５は、サーマルヘッド２４及びヘッドドライバ３１と、システムコントローラ３４と、駆動データ形成部６０と、電源部６３と、抵抗値測定回路６４と、エラー表示部６５との構成を示すブロック図である。システムコントローラ３４には、サーマルヘッド２４の各発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の抵抗値を測定する抵抗値算出部６８と、この抵抗値算出部６８によって算出された抵抗値を記憶する抵抗値メモリ６９と、発熱素子が断線した場合に画像データを補正する断線補正演算部７０とが設けられている。

駆動データ形成部６０は、コンパレータ７３からなる。このコンパレータ７３には、ラインメモリ５９から読み出された１ライン分の画像データと、システムコントローラ３４から出力された階調データとが入力される。コンパレータ７３は、各画素の画像データと階調データとを比較し、画像データのほうが大きい場合には「１」を、階調データのほうが大きい場合には「０」の駆動信号を発生する。この駆動信号は、１ライン分の画像データに対応したシリアルな駆動データとして、ヘッドドライバ３１のシフトレジスタ７４に入力される。なお、コンパレータ７３とシフトレジスタ７４との間には、印画モードと抵抗値測定モードとの切り換えを行なうスイッチＳａが配置されている。

カラー感熱プリンタ２の印画階調数が、例えば「２５６」である場合には、「０」〜「２５５」の階調レベルの階調データが順にコンパレータ７３に入力されて各画素の画像データと比較される。すなわち、各画素の画像データは階調データと２５６回比較され、この比較結果である駆動信号は、２５６回に分けてシフトレジスタ７４に入力される。

シフトレジスタ７４には、ラッチアレイ７７が接続され、このラッチアレイ７７にはＡＮＤゲートアレイ７８が接続されている。ラッチアレイ７７及びＡＮＤゲートアレイ７８には、各画素に対応した数のＡＮＤゲート回路及びラッチ回路が設けられている。また、ＡＮＤゲートアレイ７８には、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１０２４を介してサーマルヘッド２４の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４が接続されている。この発熱素子には、通電時に発熱する発熱抵抗素子が用いられている。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１０２４は、コレクタ側に各発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４が接続されており、ベースがＡＮＤゲートアレイ７８に接続されている。

シフトレジスタ７４は、システムコントローラ３４から入力されたクロックに同期して、シリアルな駆動データをシフトし、パラレル信号に変換する。シフトレジスタ７４でパラレル信号に変換された駆動データは、ラッチ信号に同期してラッチアレイ７７にラッチされる。ＡＮＤゲートアレイ７８は、ストローブ信号が入力されたときに、入力されている駆動信号が「１」の場合に「Ｈ」の信号を出力する。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１０２４は、ＡＮＤゲートアレイ７８から出力された信号が「Ｈ」のときにオンするため、発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４が通電されて発熱する。

抵抗値測定回路６４は、発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４及びトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１０２４と並列に接続された、基準抵抗Ｒｓ及びトランジスタＴｒｓと、コンデンサ８０と、スイッチＳａ及びＳｂと、コンパレータ８１とから構成されている。基準抵抗Ｒｓは、抵抗値ｒｓが既知で誤差１％程度のものを使用する。スイッチＳｂは、整流回路８２及び電圧安定化回路８３からなる電源部６３に設けられており、印画モード時には常時閉じられ、抵抗値測定モード時には、発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の各抵抗値ｒ１〜ｒ１０２４を測定する毎にシステムコントローラ３４によって開閉が制御される。コンパレータ８１の非反転入力端子はコンデンサ８０の一端に、また反転入力端子は電源部６３に接続されている。

抵抗値測定回路６４及び抵抗値算出部６８による発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の抵抗値の測定は、次のように行なわれる。例えば、カラー感熱プリンタ２の電源投入時にスイッチＳａによって抵抗値測定モードに切り換え、シフトレジスタ７４とシステムコントローラ３４とを接続する。システムコントローラ３４は、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１０２４をオフにしたままトランジスタＴｒｓだけをオンにし、かつスイッチＳｂをオンしてコンデンサ８０への充電を開始する。

コンデンサ８０の充電電圧が放電開始電圧Ｖｃに達すると、システムコントローラ３４はスイッチＳｂをオフし、同時に抵抗値算出部６８内のカウンタ６８ａによって、コンパレータ８１の非反転入力端子の電圧がＶｃからＶref まで低下する期間をカウントする。カウンタ６８ａのカウント値に単位時間ｔを乗ずることによって、基準抵抗Ｒｓによる放電時間Ｔｓ１を算出することができる。

次に、トランジスタＴｒ１だけをオンさせて、かつスイッチＳｂをオンさせることにより、同様にコンデンサ８０への充電を行なう。コンデンサ８０の充電が完了するとスイッチＳｂをオフにし、カウンタ６８ａでコンデンサ８０の放電期間をカウントする。このカウント値に単位時間ｔを乗ずると、発熱素子Ｒ１による放電時間Ｔを得ることができる。以上によって求められた基準抵抗Ｒｓの抵抗値ｒｓ及び放電時間Ｔｓと、発熱素子Ｒ１の抵抗値ｒ１及び放電時間Ｔ１とを次の数式１に代入することにより、発熱素子Ｒ１の抵抗値ｒ１を求めることができる。
数式１：ｒ１＝ｒｓ・Ｔ１／Ｔｓ

以降、発熱素子Ｒ２〜Ｒ１０２４の抵抗値ｒ２〜ｒ１０２４についても同様に、基準抵抗Ｒｓの抵抗値ｒｓ及び放電時間Ｔｓを用いて計算することで得ることができる。以上、発熱素子の抵抗値の測定方法について簡単に説明したが、より詳しい説明は特許文献１に記載されている。

発熱素子の抵抗値には、その製造段階で５〜１０％のバラツキがあり、経時や印画によって変化すること、また、劣化が進むと発熱素子が断線してしまうことも知られている。図３（Ａ）に示すように、例えば多数の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の中の発熱素子ＲＮが断線した場合、従来のカラー感熱プリンタでは、断線した発熱素子ＲＮによって印画が行なわれる画素を補正する機能を備えていなかった。そのため、同図（Ｃ）に示すように、カラー感熱記録紙２の発熱素子ＲＮの画素部分には印画が行なわれず、カラー感熱記録紙３の地肌がそのまま表れる白スジＸが形成されていた。この白スジＸは、印画画像の品質を著しく低下させてしまう。

断線発熱素子による白スジの発生を防止するために、本発明では、断線発熱素子ＲＮと、この断線発熱素子ＲＮに隣接する隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接する近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２とによって印画される画像データを補正している。この補正は、図３（Ｂ）に示すように、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２との補正後の印加エネルギを、各発熱素子によって画像データを印画する際に必要な印加エネルギよりも高くすることにより、断線発熱素子ＲＮの画素を発色させ、同図（Ｄ）に示すように、白スジＸが目立たなくなるようにする。

発熱素子が断線したときの補正処理は、例えば、図６のフローチャートに示す手順で実施される。まず、断線状態にある発熱素子の検出は、抵抗値測定回路６４及び抵抗値算出部６８による発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の抵抗値測定によって行なう。断線状態の発熱素子の抵抗値は非常に高くなるため、確実に検出することができる。断線発熱素子ＲＮが検出されると、システムコントローラ３４の断線補正演算部７０は、断線発熱素子ＲＮと、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２とによって印画される画素のＹ画像データに必要な印加エネルギＹＥｎ，ＹＥｎ−１，ＹＥｎ＋１，ＹＥｎ−２，ＹＥｎ＋２を算出する。

次に、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２との印加エネルギＹＥｎ−１及びＹＥｎ＋１とＹＥｎ−２及びＹＥｎ＋２とに対し、断線発熱素子ＲＮの印加エネルギＹＥｎに所定の係数αを乗じた印加エネルギを加算し、印加エネルギＹＥＥｎ−１及びＹＥＥｎ＋１とＹＥＥｎ−２及びＹＥＥｎ＋２とを求める。なお、係数αは、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１に用いられる係数α１のほうが、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２に用いられる係数α２よりも大きくされている。補正後の印加エネルギＹＥＥｎ−１，ＹＥＥｎ＋１，ＹＥＥｎ−２，ＹＥＥｎ＋２は、以下の数式２〜５から求められる。

数式２：ＹＥＥｎ−１＝ＹＥｎ−１＋ＹＥｎ・α１
数式３：ＹＥＥｎ＋１＝ＹＥｎ＋１＋ＹＥｎ・α１
数式４：ＹＥＥｎ−２＝ＹＥｎ−２＋ＹＥｎ・α２
数式５：ＹＥＥｎ＋２＝ＹＥｎ＋２＋ＹＥｎ・α２

図３（Ｂ）に示すように、補正後の印加エネルギＹＥＥｎ−１，ＹＥＥｎ＋１，ＹＥＥｎ−２，ＹＥＥｎ＋２は、標準の印加エネルギＹＥｎ−１，ＹＥｎ＋１，ＹＥｎ−２，ＹＥｎ＋２よりも高くされ、特に印加エネルギＹＥＥｎ−１，ＹＥＥｎ＋１は、印加エネルギＹＥＥｎ−２，ＹＥＥｎ＋２よりも高くなるように補正される。また、断線発熱素子ＲＮは通電しても発熱しないため、断線発熱素子ＲＮの補正後の印加エネルギＹＥＥｎは、ＹＥＥｎ＝０とされる。そして、これら補正された印加エネルギＹＥＥｎ，ＹＥＥｎ−１，ＹＥＥｎ＋１，ＹＥＥｎ−２，ＹＥＥｎ＋２に基づいて、Ｙ画像データを補正する。

これにより、同図（Ｄ）に示すように、断線発熱素子ＲＮの画素も印画され、白スジＸが発生しなくなる。なお、この補正によって隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１の発色濃度が高くなるが、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２の発色濃度が隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１よりも低くなるように補正をしているため、断線発熱素子ＲＮの画素から補正されていない画素までの間がグラデーション様になるので、目立つことはない。

また、同じ発熱素子で印画される画素であっても、画像データのラインによって階調レベルが異なる。そのため、この断線発熱素子に対する補正は、画像データの各ラインごとに実施される。さらに、発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の中の複数箇所で断線が発生している場合には、各断線発熱素子を基にして隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データの補正を行なえばよい。

また、断線発熱素子ＲＮと、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２とに対応した画像データの補正は、Ｙ画像データだけではなく、Ｍ画像データ及びＣ画像データに対しても行なわれる。この補正は、Ｙ画像データの補正と同じ手順で行なわれるため詳しい説明は省略するが、マゼンタ感熱発色層８及びシアン感熱発色層７は、イエロー感熱発色層９よりも熱感度が低いため、係数αは、Ｙ画像データの補正時よりも高く設定するとよい。

また、図７（Ａ）に示すように、隣り合っている発熱素子、例えば、ＲＮ及びＲＮ＋１等が連続して断線する場合もある。この場合には、同図（Ｂ）に示すように、断線発熱素子ＲＮの隣接発熱素子ＲＮ−１及び近接発熱素子ＲＮ−２と、断線発熱素子ＲＮ＋１の隣接発熱素子ＲＮ＋２及び近接発熱素子ＲＮ＋３との印加エネルギを補正し、この補正印加エネルギに基づいて画像データを補正する。

なお、隣り合う発熱素子が断線すると、白スジの幅も大きくなるため、隣接発熱素子と近接発熱素子の印加エネルギの補正だけでは白スジを解消することはできない。そのため、隣り合う発熱素子が２個以上連続して断線した場合には、エラー表示部６５によってその旨をユーザーに警告し、サーマルヘッド２４の修理を促すようにしている。エラー表示部６５としては、例えば、「サーマルヘッド故障」と記されたプレートと、このプレートに近接して配置され、隣り合う発熱素子が２個以上断線したときに発光される発光素子等から構成することができる。また、その他の故障内容も表示できるような汎用性を持たせる場合には、ＬＣＤを用いてもよい。

次に、上記実施形態の作用について説明する。図５に示すように、カラー感熱プリンタ２の電源が投入されると、システムコントローラ３４はスイッチＳａを制御して抵抗値測定モードにセットする。抵抗値測定回路６４及び抵抗値算出回路６８は、サーマルヘッド２４の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の抵抗値ｒ１〜ｒ１０２４を測定する。この時に、断線状態にある発熱素子の検出も行なわれる。抵抗値ｒ１〜ｒ１０２４と、断線状態にある発熱素子の番号、例えば発熱素子ＲＮは、抵抗値メモリ６９に記憶される。

発熱素子の抵抗値測定後、カラー感熱プリンタ２は印画モードにセットされる。図４に示すように、メモリスロット４８に画像データが記憶されたメモリカード４９をセットすると、インターフェース／メモリコントローラ４６と映像出力回路５０とによってモニタ５１に画像データの画像が表示される。ユーザーは、モニタ５１を参照して印画する画像データを選択し、印画開始操作を実行する。選択された画像データは、メモリカード４９から読み出され、画像メモリ５２に記憶される。システムコントローラ３４は、画像メモリ５２から画像データを読み出し、Ｙ画像データ，Ｍ画像データ，Ｃ画像データに変換する。

図３に示すように、断線補正演算部７０は、断線発熱素子ＲＮと、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２とのＹ画像印画時の印加エネルギＹＥｎ，ＹＥｎ−１，ＹＥｎ＋１，ＹＥｎ−２，ＹＥｎ＋２を算出する。また、これらを補正して、補正印加エネルギＹＥＥｎ，ＹＥＥｎ−１，ＹＥＥｎ＋１，ＹＥＥｎ−２，ＹＥＥｎ＋２を算出する。また、この補正印加エネルギに基づいて、断線発熱素子ＲＮと、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２とによって印画される画素のＹ画像データを補正する。同様に、Ｍ画像データ，Ｃ画像データについても補正し、フレームメモリ５５に記憶する。

画像補正回路５６は、各発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４の抵抗値や、サーマルヘッド２４の温度、筐体内の温度等に基づいて、フレームメモリ５５に記憶されたＹ画像データ，Ｍ画像データ，Ｃ画像データを補正する。フレームメモリ５５に記憶されたＹ画像データの１ライン分がラインメモリ５９に読み出される。コンパレータ７３は、ラインメモリ５９から読み出した１ライン分のＹ画像データと、システムコントローラ３４から入力された階調データとを比較し、シリアルな駆動データを生成してシフトレジスタ７４に入力する。

シリアルな駆動データはシフトレジスタによってパラレル信号に変換され、ラッチアレイ７７にラッチされる。ＡＮＤゲートアレイ７８は、ラッチされている駆動信号が「１」のときに、ストローブ信号に応じて「Ｈ」レベルの信号を出力する。これにより、「Ｈ」レベルの信号が入力されたトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ１０２４はオンし、該当する発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４に通電して発熱させる。

図１に示すように、印画モードにおいて画像データが選択され、印画開始操作が行なわれると、搬送モータ１３の正転によって給紙ローラ１４が反時計方向に回転され、カラー感熱記録紙３が記録紙ロール４からＡ方向に送り出される。カラー感熱記録紙３の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対１８にニップされ、更にＡ方向下流側に搬送される。カラー感熱記録紙３の先端が光学センサ３３によって検出されると、搬送モータ１３に供給されているパルスのカウントが開始される。以後、このカウント値によってカラー感熱記録紙３の搬送位置がシステムコントローラ３４に特定される。

カラー感熱記録紙３の印画開始位置サーマルヘッド２４の印画位置に到達すると、搬送モータ１３の回転がいったん停止される。次いで、プラテンローラ２８がシフト機構によって上昇し、印画用突条２６との間にカラー感熱記録紙３を挟み込む。サーマルヘッド２４の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４は、ヘッドドライバ３１に入力された駆動データに基づいて発熱し、カラー感熱記録紙３のイエロー感熱発色層９にイエロー画像を印画する。

上記イエロー画像の印画時には、図３（Ｂ）に示すように、断線発熱素子ＲＮと、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２との印加エネルギには、補正された印加エネルギＹＥＥｎ，ＹＥＥｎ−１，ＹＥＥｎ＋１，ＹＥＥｎ−２，ＹＥＥｎ＋２が用いられる。そのため、同図（Ｄ）に示すように、カラー感熱記録紙３の印画画像には、白スジＸは発生しない。

イエロー画像の印画が完了すると、印画画像の後端が定着器３７のイエロー用定着光源３８に対面する位置まで搬送され、搬送モータ１３の回転が停止される。プラテンローラ２８はシフト機構によって下降し、サーマルヘッド２４との間に隙間を形成する。次いで、イエロー用定着光源３８が点灯し、搬送モータ１３が逆転されてカラー感熱記録紙３がＢ方向に巻き戻される。これにより、カラー感熱記録紙３のイエロー感熱発色層９が定着される。

以降、同様にしてマゼンタ画像とシアン画像とがカラー感熱記録紙３に印画されるが、このマゼンタ画像及びシアン画像の印画時にも、断線発熱素子ＲＮと、隣接発熱素子ＲＮ−１及びＲＮ＋１と、近接発熱素子ＲＮ−２及びＲＮ＋２との印加エネルギの補正結果に基づいてＭ画像データとＣ画像データとが補正されるため、白スジＸが発生することはない。また、感熱発色層の熱感度に応じて、Ｍ画像データとＣ画像データとの補正に用いる係数αをＹ画像データの係数αよりも高くしたので、より適切な階調レベルで白スジを補正することができる。

なお、上記実施形態では、印画用突条２６の配設方向に対して直交して設けられた長方形の発熱素子Ｒ１〜Ｒ１０２４を使用したが、図８に示すように、印画用突条１０１の配設方向に対して傾斜された発熱素子１０２を用いてもよい。これによれば、例えば、図中２点鎖線で示す断線発熱素子１０３の副走査方向の印画軌跡内に、隣接発熱素子１０４及び１０５の一部が位置することになるため、より確実に白スジの補正を行なうことができる。また、同様の効果を生じる発熱素子として、図９に示すように、くの字状に屈曲された発熱素子１０７を使用することもできる。

また、発熱素子を傾斜させた場合の幅寸法としては、発熱素子の幅方向の一辺の寸法Ｐと、発熱素子全体の幅方向の寸法Ｗとが、以下の数式６を満たすように形成するのがよい。これは、Ｗ／Ｐが１以下となると、隣接発熱素子による断線発熱素子の補完効果が低下するし、Ｗ／Ｐが２以上になると、隣り合う発熱素子同士の干渉が大きくなり、印画画像の解像度が低下してしまうためである。
数式６：１＜Ｗ／Ｐ≦２

また、上記実施形態では、断線発熱素子に隣接する隣接発熱素子と、この隣接発熱素子の隣の近接発熱発熱素子の画像データを補正したが、近接発熱素子からさらに数個外側の発熱素子まで補正を行なってもよい。さらに、補正に用いる係数αは、断線発熱素子の周辺の発熱素子の階調値や印加エネルギ、ヘッド温度、環境温度等に基づいて、適応的に変化させてもよい。

また、各発熱素子の抵抗値を測定することによって断線発熱素子を検出したが、テストプリントから断線発熱素子を検出することもできる。テストプリントは、グレー等の色でベタ印画されたものを使用し、これをスキャナ等の画像読取装置で読み取る。そして、生成された画像データを解析することによって白スジを検出し、この白スジの位置に相当する発熱素子を特定することができる。この場合、テストプリントに発熱素子の番号を印画して断線発熱素子の番号を特定できるようにし、かつカラー感熱プリンタに断線発熱素子の番号を入力する入力部を設け、その入力内容に応じて画像データを補正するとよい。

また、上記実施形態では、断線発熱素子と隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データを補正するようにしたが、ヘッドドライバに入力される駆動データを補正してもよい。この駆動データの補正としては、図５に示すコンパレータ７３から出力された駆動データを補正してもよいし、コンパレータ７３に入力される階調データを補正してもよい。

さらに、上記実施形態ではカラー感熱プリンタを例に説明したが、本発明は、モノクロの感熱プリンタや、熱転写式，昇華型のサーマルプリンタにも適用することができる。

本発明を実施したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。 カラー感熱記録紙の層構成を示す要部断面図である。 隣接発熱素子及び近接発熱素子の印加エネルギの補正方法を示す説明図である。 カラー感熱プリンタの構成を示すブロック図である。 サーマルヘッド及びヘッドドライバ，システムコントローラ，抵抗値測定回路等の構成を示すブロック図である。 隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データの補正手順を示すフローチャートである。 隣接発熱素子及び近接発熱素子の印加エネルギの補正方法の別の例を示す説明図である。 サーマルヘッドの別の実施例を示す説明図である。 サーマルヘッドのさらに別の実施例を示す説明図である。

符号の説明

２ カラー感熱プリンタ
３ カラー感熱記録紙
２４ サーマルヘッド
３１ ヘッドドライバ
３４ システムコントローラ
６４ 抵抗値測定回路
６８ 抵抗値算出部
６９ 抵抗値メモリ
７０ 断線補正演算部
Ｒ 発熱素子

Claims (14)

1. ライン状に配置された複数の発熱素子を画像データから生成された駆動データに基づいて発熱させ、この発熱による印加エネルギによって記録材料に１ラインずつ階調画像を印画するサーマルヘッドであって、
   前記複数の発熱素子の中から断線状態にある発熱素子を断線発熱素子として特定し、この断線発熱素子に隣接する隣接発熱素子及び近接する近接発熱素子の画像データあるいは駆動データを補正して、該隣接発熱素子及び近接発熱素子の印加エネルギに、断線発熱素子の印加エネルギを加算したことを特徴とするサーマルヘッドのスジ印画補正方法。
2. 前記断線発熱素子は、各発熱素子の抵抗値を測定して特定されることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッドのスジ印画補正方法。
3. 前記隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データは、断線発熱素子との距離が離れるにしたがって該断線発熱素子の印加エネルギの加算割合が低くなるように補正されることを特徴とする請求項１または２記載のサーマルヘッドのスジ印画補正方法。
4. 前記サーマルヘッドは、記録材料に複数色の画像を印画してカラー画像を形成するカラーサーマルプリンタ用のサーマルヘッドであって、
   前記複数の色ごとに、隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データの補正量を切り換えることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のサーマルヘッドのスジ印画補正方法。
5. ライン状に配置された複数の発熱素子を画像データから生成された駆動データに基づいて発熱させ、この発熱による印加エネルギによって記録材料に１ラインずつ階調画像を印画するサーマルヘッドのスジ印画補正装置であって、
   サーマルヘッドにライン状に配置された複数の発熱素子の中から、断線状態にある発熱素子を断線発熱素子として特定する断線発熱素子特定手段と、断線発熱素子に隣接する隣接発熱素子及び近接する近接発熱素子の画像データあるいは駆動データを補正して、隣接発熱素子及び近接発熱素子の印加エネルギに断線発熱素子の印加エネルギを加算する補正手段とを設けたことを特徴とするサーマルヘッドのスジ印画補正装置。
6. 前記断線発熱素子特定手段として、各発熱素子の抵抗値を測定する抵抗値測定手段を用いたことを特徴とする請求項５記載のサーマルヘッドのスジ印画補正装置。
7. 前記補正手段は、断線発熱素子と隣接発熱素子及び近接発熱素子との距離に応じた補正係数を用いて、隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データを補正することを特徴とする請求項５または６記載のサーマルヘッドのスジ印画補正装置。
8. 前記サーマルヘッドは、記録材料に複数色の画像を印画してカラー画像を形成するカラーサーマルプリンタ用のサーマルヘッドであって、
   前記補正手段は、印画する色に応じた補正係数を用いて、隣接発熱素子及び近接発熱素子の画像データあるいは駆動データを補正することを特徴とする請求項５ないし７いずれか記載のサーマルヘッドのスジ印画補正装置。
9. 請求項１ないし４いずれか記載のサーマルヘッドにおいて、
   前記各発熱素子は、配置方向に直交する方向に対して傾斜されていることを特徴とするサーマルヘッド。
10. 請求項５ないし８いずれか記載のサーマルヘッドにおいて、
    前記各発熱素子は、配置方向に直交する方向に対して傾斜されていることを特徴とするサーマルヘッド。
11. ライン状に配置された複数の発熱素子を有するサーマルヘッドと記録材料とを相対移動させ、記録材料上に発熱素子で１ラインずつ印画を行なうサーマルプリンタにおいて、
    請求項１ないし４いずれか記載のレジ印画補正方法を用いたことを特徴とするサーマルプリンタ。
12. ライン状に配置された複数の発熱素子を有するサーマルヘッドと記録材料とを相対移動させ、記録材料上に発熱素子で１ラインずつ印画を行なうサーマルプリンタにおいて、
    請求項５ないし８いずれか記載のレジ印画補正装置を用いたことを特徴とするサーマルプリンタ。
13. 請求項９または１０記載のサーマルヘッドを用いたことを特徴とする請求項１１または１２記載のサーマルプリンタ。
14. 前記複数の発熱素子のうち、隣り合う発熱素子が２個以上連続して断線した場合に、発熱素子の断線を警告する警告手段を設けたことを特徴とする請求項１１ないし１３記載のサーマルプリンタ。

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