JP2006056150A - サーマルヘッドの通電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクの転写に十分な記録エネルギを付与するサーマルヘッド通電制御方法の提供。
【解決手段】記録画像ドットの発熱素子には、インクを転写させるに十分な記録用電力を付与する本通電を行い、それ以外のドットに対応する発熱素子には、インクが転写しない程度の少ない余白通電電力を付与するように、各発熱素子への通電制御の内容を仮決定し、その結果、ディザマトリクス法によった場合に各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電される位置にある基準ドットに本通電がなされ、さらに、基準ドットのサーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置する対象ドットに対応する発熱素子に付与される電力が余白通電用電力以下である場合には、余白通電用電力以上で、かつ、インクが転写しない程度の予備通電用電力を付与する予備通電に変更する補正を行ない、各発熱素子への通電制御の内容を本決定し、各発熱素子への通電処理を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の発熱素子をライン状に配列させたサーマルヘッドの前記各発熱素子に対する通電制御方法に関する。

複数の発熱素子をライン状に配列させたサーマルヘッドを用いて熱転写方式の記録を行なうサーマルプリンタ（以下、熱転写プリンタと称す）は、プラテンと前記サーマルヘッドとの間にベースフィルムに所望のインクを塗布したインクフィルムと用紙とを挟持し、前記インクフィルムを繰り出すとともに前記用紙を搬送しつつ、前記サーマルヘッドの複数の発熱素子に記録情報に基づいて記録エネルギを選択的に付与し、発熱させることにより、前記インクフィルムのインクを部分的に前記用紙に転写して所望の文字などの画像の記録を行うようになっている。この種の熱転写プリンタは、高記録品質、低騒音、低コスト、メンテナンスの容易性などの理由により、コンピュータ、ワードプロセッサなどの出力装置として多用されている。

そして、熱転写プリンタの１つとして、プラスチックフィルムのようなベースフィルムに熱溶融性インクが塗布されたインクリボン（以下、熱溶融性インクリボンと称す）を用いて用紙に記録を行う熱転写プリンタ（以下、熱溶融型プリンタと称す）が知られている。

この熱溶融型プリンタは、普通紙、厚紙、葉書などの幅広い種類の用紙に記録することができ、使い勝手に優れたものであるが、前記熱溶融性インクフィルムを用いて階調記録を行うには、記録画像の各画素を構成するドット単位では濃度階調を表現できないため、例えば、ディザマトリクス法（以下、ディザ法と称す）を用いて対応していた。

ここで、濃度階調の記録方法としてのディザ法とは、記録情報の１画素を複数のドットにより構成し、サーマルヘッドの複数の発熱素子に選択的に通電する際に、前記各色の通電パターン（以下、ディザパターンと称す）に基づいて、１画素中の通電させるドットの数を制御しながら多階調の画像の記録を行なう方法である。カラー画像の記録の場合には、シアン、マゼンタ、イエローの各色毎の階調データに応じて１画素中の通電ドットの数と通電順位を制御して多階調のカラー画像の記録を行なうこととなる。

そして、このディザ法を用いた画像記録の基本は、あくまでも各ドットの印刷精度であることは言うまでもない。つまり、熱溶融型プリンタを用いて記録画像を形成する場合には、記録画像の画素を構成する各ドットに対応する発熱素子に付与する電圧と通電時間により記録エネルギ（通電量）を制御して、必要十分なドットサイズに熱溶融性インクの転写を行うことが、良好な記録画像を得るための要件となる。

特開２００３−１８２１３２号公報

ところが、前記熱溶融型プリンタにおいて画像を記録する場合、前記サーマルヘッドの発熱素子の耐熱スペックとの関連で電力の制約があるため、各ドットとして必要十分なドットサイズを確保できる程度に前記熱溶融性インクを溶融させて用紙に転写させることができない場合があった。

図４は、イエローＹ、マゼンタM、シアンＣのインク色からなる混色のカラー画像において、あるインク色におけるディザパターンと、ディザ法による通電順位の一例を示す模式図である。

本従来例においては、該インク色の１画素は、図４中に黒太線で囲って示したように、３×３ドットの右下側部に１つのドットを追加してなる１０ドットから構成されており、本従来例においては、所定のディザのスクリーン角（約１８．４°）に配列させ、各画素において、階調に合わせた発熱素子の通電順位で通電するように制御する。なお、以下の説明においては、図４中の通電順位は各ドットを表すドット番号（以下、第何ドットと表示する）としても用いる。

本従来例においては、前記ディザ法は、各画素を構成する１０個のドットのいずれにも通電しない状態を示す０階調（Dutyで０％）から、１０個の全てのドットに通電を行う１０階調（Dutyで９０〜１００％程度）までの１１階調（Dutyで０〜１００％）で各画素の濃度階調を処理する（以下、ディザ処理と称す）ように制御する。

ところで、このようなディザパターンを用い、例えば画像中のハーフトーン等でハイライト表現を行うときに、各画素中の単一ドットのみに通電するように制御するとすれば、前述のように、通電は前記各画素を構成するドットの通電順位に従ってなされるので、本従来例においては、図４中に太丸を付して示した第１ドットのみに通電されることとなる。

図５は、この場合における、図４に矢印で示す列に並ぶドットに対応する発熱素子に対する通電のオン・オフと、その通電により形成されるドットの模式図である。この図５に示すように、従来のサーマルヘッドの通電制御方法においては、通電の対象となる第１ドットに対応する発熱素子には通電がなされる（オン状態）が、サーマルヘッドの相対移動方向（走査方向）において、前記第１ドットに対する通電時以前は、該ドットに対応する発熱素子に対する通電履歴がない。

つまり、該発熱素子は略環境温度と同じ温度状態となっているため、該第１ドットの記録時に、発熱素子の耐熱スペックの許容範囲における最高の電力を付与したとしても、その発熱素子の温度が該ドットにおいて必要なドットサイズを確保できる程度に前記熱溶融性インクを溶融させるには至らないことがあった。その場合、前記第１ドットのドットサイズが小さくなったり、あるいは形成されず、良好な記録結果を得ることができないことはいうまでもない。
本発明は前記した点に鑑みなされたもので、記録画像の画素を構成する各ドットに対応する発熱素子に対し、インクの転写に十分な記録エネルギを付与することのできるサーマルヘッドの通電制御方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明のサーマルヘッドの通電制御方法の特徴は、記録画像の各画素の各画素を構成する各ドットに関する記録情報に基づいて、サーマルヘッドの発熱素子の通電を制御して所望の記録画像を印刷するサーマルヘッドの通電制御方法であって、前記各画素を構成する複数のドットのうちインクリボンのインクを転写させるドットに対応するサーマルヘッドの発熱素子には、前記インクを転写させるに十分な記録用電力を付与する本通電を行い、それ以外のドットに対応する発熱素子には、前記インクが転写しない程度の少ない余白通電電力を付与する余白通電を行うように、各発熱素子への通電制御の内容を仮決定し、前記仮決定の結果、ディザマトリクス法によった場合に各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電される位置にある基準ドットに本通電がなされ、さらに、該基準ドットの前記サーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置する対象ドットに対応する発熱素子に付与される電力が前記余白通電用電力以下である場合には、該対象ドットに対応する発熱素子に対する余白通電を、前記余白通電用電力以上で、かつ、前記インクが転写しない程度の予備通電用電力を付与する予備通電に変更する補正を行ない、その後、各発熱素子への通電制御の内容を本決定し、この本決定された通電制御の内容に基づき、各発熱素子への通電処理を行うことを特徴とする。

なお、前記画像情報を多階調記録を行うためのディザ法を用いて処理する場合にのみ、前記通電制御を行うとよい。

本発明のサーマルヘッドの通電制御方法によれば、前記ディザマトリクス法による各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電されるドットの前記サーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置する各ドットに対応する各発熱素子に予備通電をおこない前記発熱素子に予熱を与えておくことで、記録ドットのインクの転写時には、通常通りに発熱素子の耐熱スペックの範疇での本通電で、該発熱素子を十分に加熱することができ、インクリボンのインクを良好に転写させて、良好な記録結果を得ることができる。

例えば、前記各画素に関する記録情報が、各画素を構成する複数のドットのうちの、ディザマトリクス法による各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電される単一のドットに通電する内容であるような場合、すなわち、ハイライト印刷であるような場合に、本発明のサーマルヘッドの通電制御を行うことで、特に、顕著な効果を得ることができる。

また、前記画像情報を多階調記録を行うためのディザ法を用いて処理する場合にのみ、前述の通電制御を行うようにすることで、前記画像情報が２値の記録を行う場合に生じうるサーマルヘッドの発熱素子の過熱を回避することができ、前記２値の記録においても、余分なインクの転写を防止し、良好な記録結果を得ることが可能となる。

本実施形態において用いる熱転写プリンタは、熱溶融性インクリボンを用いてカラー画像の記録を行う熱溶融型プリンタであり、ヘッドの相対移動方向の画素に相当する多数の発熱素子を１列に並べたラインサーマルヘッド（以下、単にサーマルヘッドと称す）を有している。

そして、前記熱溶融型プリンタの制御部において、ホストコンピュータやイメージリーダ等から入力された画像情報に基づいて、この画像情報をシアン、マゼンタ、イエローの各色毎の記録情報に色分解し、この各色の記録情報（階調値）に基づいて、ラインサーマルヘッドの各発熱素子の通電制御を行なうことにより、シアン、マゼンタ、イエローの各色のインクを順次重ねて転写してカラーの記録画像を得るようになっている。

その際、本実施形態においては、カラーの記録画像の多階調記録は、前述したディザ法を用いて行ない、例えば文字情報等のその他の記録は、記録情報から各ドット単位でのインクの転写の有無を判断し、各ドットに対応する発熱素子に対する通電のオン・オフを行う記録方法（以下、個別ドット通電法と称す）を用いて行うように制御する。

つまり、本実施形態において、前記制御部は、先ず最初に前記画像情報を多階調記録を行うためのディザ法を用いて処理するか、通電と非通電の２値の記録を行う前記個別ドット通電法によって処理するかを判断する（以下、前提判断と称す）。このように画像情報の内容に応じて記録の処理方法を変更する理由については後述する。

そして、前記前提判断の結果、前記画像情報が前記個別ドット通電法によって処理する内容であると判断した場合には、各ドットの階調値にしたがって通電制御を行う。例えば、いわゆるベタ印刷領域の記録情報（階調値）が発熱素子への通電のオン状態を示す２５５階調で示されるので、各階調値に基づき、ドット単位で対応する発熱素子の通電を制御する。前記ベタ印刷領域がスレッシュホールドの記録情報である場合においても、発熱素子への通電のオン状態を示す２５５階調と、オフ状態を示す０階調で示されるので、各階調値に基づき、ドット単位で対応する発熱素子の通電を制御する。

また、前記画像情報が多階調記録の内容であってディザ法を用いて処理する内容であると判断した場合には、次の制御（便宜上、以下の制御を「本制御」と称す）を行う。

まず最初に、前記各画素を構成する複数のドットのうちインクリボンのインクを転写させるドットに対応するサーマルヘッドの発熱素子には、前記インクを転写させるに十分な電力（記録用電力）を付与し（本通電）、それ以外のドットに対応する発熱素子には、前記インクが転写しない程度の少ない電力（余白通電用電力）を付与する（余白通電）ように、各発熱素子への通電制御の内容を仮決定する。

その後、ディザ法による各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電される位置にあるドット（基準ドット）に本通電がなされるか、余白通電がなされるかを判断し、余白通電がなされる場合には、そのまま各発熱素子への通電制御の内容を本決定する。

また、前記基準ドットに対し、本通電がなされる場合には、前記サーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置するドット（対象ドット）に対応する発熱素子に付与される電力が、前記余白通電用電力以下であるか否かを判断する。

そして、前記対象ドットに対応する発熱素子に付与される電力が、前記余白通電用電力よりも大きい場合には、そのまま各発熱素子への通電制御の内容を本決定する。

また、前記対象ドットに対応する発熱素子に付与される電力が、前記余白通電用電力以下であった場合には、該対象ドットに対応する発熱素子に対し、前記余白通電用電力以上で、かつ、前記インクが転写しない程度の電力（予備通電用電力）を付与する（予備通電）こととし、各発熱素子への通電制御を本決定する。

その後、この本制御で決定された通電制御の内容に基づき、各発熱素子への通電を行い、所望の記録画像を得る。

なお、記録用電力、予備通電用電力および余白通電用電力は、例えば、同じ電圧で通電時間を可変させることにより、その電力を変化させることができる。つまり、通電時間としては、余白通電時が最も短く、続いて予備通電時、そして、本通電時が最も長くなるように制御する。さらに、電圧の高低を可変させること、あるいは、電圧の高低と通電時間の長短の組み合わせで、各ドットに対応する発熱素子に供給される電力を変化させてもよい。

以下、本実施形態において、画像情報がディザ法による多階調記録を行う内容であった場合の制御について、具体的を挙げて説明する。

図１は、イエローＹ、マゼンタM、シアンＣのインク色からなる混色のカラー画像において、あるインク色におけるディザパターンと、ディザ法による通電順位の一例を示す模式図である。

本実施例においては、該インク色の１画素は、図１中に黒太線で囲って示したように、３×３ドットの右下側部に１つのドットを追加してなる１０ドットから構成されており、所定のディザのスクリーン角（約１８．４°）に配列させ、各画素において、階調に合わせた発熱素子の通電順位で通電させるように制御する。また、本実施形態においては、各画素を構成する１０個のドットのいずれにも通電しない状態を示す０階調（Dutyで０％）から、１０個の全てのドットに通電を行う１０階調（Dutyで９０〜１００％程度）までの１１階調（Dutyで０〜１００％）でディザ処理を行う。

なお、以下の実施例では、前記画像情報（記録情報）は、ディザ法によりハイライトを表現する内容であり、ハイライトの表現は各画素のうち、単一のドットにのみ、インクを転写させることで表現するように制御するものとする。よって、前記基準ドットは、ディザ処理における１階調（Dutyで１〜１０％）時に通電されるドット、すなわち、ディザ法による各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電される第１ドットとなる。

本実施例のサーマルヘッドの通電制御方法において、前記制御部は、前記各画素を構成する複数のドットのうち、インクリボンのインクを転写させる前記第１ドットに対応する発熱素子には前記記録用電力を付与する本通電を行い、それ以外の第２ドット乃至第１０ドットに対応する発熱素子には、前記余白通電用電力を付与する余白通電を行うことを仮決定する。

その後、ディザ法による各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電される位置にある基準ドットに本通電がなされるか、余白通電がなされるかを判断する。本実施例の場合、第１ドットには本通電がなされるので、続いて、前記第１ドットの前記サーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置するドット、すなわち、対象ドットとしての、該画素の前記サーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置する画素を構成する第８ドットについて、その対応する発熱素子に付与される電力が、前記余白通電において付与される電力以下であるか否かを検討する。

本実施例の場合、前記第８ドットは、前記仮決定においては余白通電の対象となっている対象ドットであり、余白通電用電圧が付与されることとなっているので、本実施例においては、該第８ドットに対応する発熱素子に対し、前記予備通電用電力を付与して予備通電を行うように、該対象ドットに対応する発熱素子に対する通電の前記仮決定を補正する。そして、この内容を各発熱素子への通電制御の内容として本決定する。

この結果、図１中の各画素を構成する各ドットのうち、太丸を付して示した第１ドットには前記本通電、細丸を付して示した第８ドットには前記予備通電、そして、その他のドットには前記余白通電を行うこととなる。なお、図２には、前記本決定の結果に基づく、図１に白矢印で示す列に並ぶドットに対応するサーマルヘッドの発熱素子に対する通電のオン・オフと、その通電により形成されるドットの模式図を示す。

このように、前記ディザマトリクス法による各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電されるドットの前記サーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置する各ドットに対応する各発熱素子に予備通電をおこない前記発熱素子に予熱を与える制御をすることで、該ドットを含む画素を構成する各ドットのインクの転写時には、通常通りに発熱素子の耐熱スペックの範疇での本通電で、該発熱素子を十分に加熱することができ、熱溶融性インクリボンのインクを必要なドットサイズに転写させて、良好な記録結果を得ることができる。この通電制御方法は、ディザ法でハイライト表現をする場合のように、各画素内において少数ドットに通電する必要がある場合には、本実施形態の通電制御は特に有効であり、その効果も顕著なものとなる。

なお、ハイライト表現をするために通電するドットは、本実施例のように第１ドットのみに限るものではなく、複数のドットであってもよい。

ここで、本実施形態において、前記前提判断の結果、ディザ法を用いて処理すると判断した場合にのみ前述の本制御を行うように制御する理由について説明する。

すなわち、記録画像の内容に拘わらず、前述の本制御を一律に行うことは可能であるが、そのような処理をした場合には、前記基準ドットにおいて過熱状態となり、インクリボンのインクが過剰に転写されてしまって良好な記録状態が得られなかったり、熱溶融性インクリボンの場合には、記録用紙とインクリボンとの剥離に問題が生じるため、本実施形態においては、前提判断として、２値の記録を行う場合には、前記本制御を行わないこととした。

例えば、図３に示すように、設定された階調値が最大値である２５５階調とされた、スレッシュホールドの画像情報（ベタ印刷領域にそれぞれ６ドット分の大きさの空白領域が点在するパターン）を記録する場合に、前記本制御を実行すると仮定する。

すると、図３中、矢印ＢおよびＣに示す、ディザマトリクス法によれば最初に通電される第１ドットの位置に位置するドットが前記基準ドットとなり、その前記サーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置するドット、つまり、
第８ドットの位置に位置するドットには予備通電を行うこととなる。しかしながら、その予備通電の際にサーマルヘッドの発熱素子は、前記空白領域を構成する他のドットにも余白通電がされており、また、それまでの通電履歴によって予熱されていることも考えられ、該予備通電によって第８ドットの位置に位置するドットにおいてもインクが転写されてしまう可能性は極めて高い。

その結果、前記空白領域内において不要なインクが転写され、表現したい空白量を確保することができなくなったり（余白潰れ）、各第１ドットの位置においても、対応する発熱素子が過熱状態となり、インクリボンのインクが必要以上に転写されてしまい、該第１ドットの位置で過分なインクの転写が行われ、良好な記録結果を得ることができないといった問題が発生することが考えられる。

このような不都合は、前提判断で該記録情報が２値の記録を行うものであると判断した場合には、前記本制御を行わない制御とすることで、前記画像情報が２値の記録を行う場合に生じうるサーマルヘッドの発熱素子の過熱を回避することができ、前記２値の記録においても、過分なインクの転写を防止し、良好な記録結果を得ることが可能となる。

なお、図３に示すパターンを印刷する場合、矢印ＡおよびＤに示す第１ドットの位置にあるドットにはそもそも通電されないため、前述の本制御の対象外となる。

本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、本発明のサーマルヘッドの通電制御方法を用いるサーマルプリンタは、前述したラインサーマルプリンタに限らない。

また、各ドットにおいて、インクを転写させるドットの径寸法を調整する階調表現を前述のディザ法と組み合わせて用いることも可能である。そして、本発明は、熱溶融型プリンタにのみ適用可能なものではなく、熱昇華性のインクリボンを用いてインクを用紙に転写させる熱昇華型プリンタにおいても採用することができる。

本実施形態のサーマルヘッドの通電制御方法による記録画像の領域内の画素、ドット、各ドットの通電順位、および通電の種類別を示す模式図 本実施形態のサーマルヘッドの通電制御方法による、図１に矢印で示す列に並ぶドットに対応する発熱素子に対する通電のオン・オフと、その通電により形成されるドットの模式図 本実施形態のサーマルヘッドの通電制御方法において２値の記録を行う場合の制御を説明するための記録画像の領域内のドットと、一部のドットのディザ法に夜場合の通電順位を示す模式図 従来のサーマルヘッドの通電制御方法による記録画像の領域内の画素、ドット、各ドットの通電順位、および通電されるドットを示す模式図 従来のサーマルヘッドの通電制御方法による、図４に矢印で示す列に並ぶドットに対応する発熱素子に対する通電のオン・オフと、その通電により形成されるドットの模式図

Claims (2)

1. 記録画像の各画素の各画素を構成する各ドットに関する記録情報に基づいて、サーマルヘッドの発熱素子の通電を制御して所望の記録画像を印刷するサーマルヘッドの通電制御方法であって、
   前記各画素を構成する複数のドットのうちインクリボンのインクを転写させるドットに対応するサーマルヘッドの発熱素子には、前記インクを転写させるに十分な記録用電力を付与する本通電を行い、それ以外のドットに対応する発熱素子には、前記インクが転写しない程度の少ない余白通電電力を付与する余白通電を行うように、各発熱素子への通電制御の内容を仮決定し、
   前記仮決定の結果、ディザマトリクス法によった場合に各画素を構成するドットの通電順位において最初に通電される位置にある基準ドットに本通電がなされ、さらに、該基準ドットの前記サーマルヘッドの相対移動方向上流側において隣位に位置する対象ドットに対応する発熱素子に付与される電力が前記余白通電用電力以下である場合には、該対象ドットに対応する発熱素子に対する余白通電を、前記余白通電用電力以上で、かつ、前記インクが転写しない程度の予備通電用電力を付与する予備通電に変更する補正を行ない、その後、各発熱素子への通電制御の内容を本決定し、
   この本決定された通電制御の内容に基づき、各発熱素子への通電処理を行うことを特徴とするサーマルヘッドの通電制御方法。
2. 前記画像情報を多階調記録を行うためのディザ法を用いて処理する場合に実行することを特徴とする請求項１に記載のサーマルヘッドの通電制御方法。