JP2896249B2 - プリンタの記録ヘッド駆動装置 - Google Patents

プリンタの記録ヘッド駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリンタの記録ヘッド
駆動装置に関し、更に詳しくは副走査方向にドットのサ
イズを変えて中間調を表現するために用いられる装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】サーマルプリンタ,液晶プリンタ等で
は、M(複数)個の記録素子を主走査方向に配列した記
録ヘッドを用い、この記録ヘッド又は記録紙を副走査方
向に移動させてM個のドットを記録紙に記録している。
最近はサーマルプリンタが広く用いられており、その記
録ヘッド駆動装置としては、順次入力された1ビットの
シリアル信号をシフトしてパラレル信号に変換するため
のシフトレジスタと、このシフトレジスタから出力され
たパラレルなM個の信号をラッチするM個のラッチ回路
と、各ラッチ回路の出力信号とストローブ信号との論理
積を求め、対応する発熱素子を通電するM個のゲート回
路とから構成したものが知られている。
【0003】文字や線画等の二値画像をプリントするサ
ーマルプリンタでは、画像データに対して1ビットが割
り当てられる。他方、昇華型熱転写プリンタのように、
n階調の中間調画像をプリントするものでは、画像デー
タに対してNビットが割り当てられる。例えば16進数
で64階調を表現する場合には、画像データに8ビット
が割り当てられ、前処理回路で8ビットの画像データが
シリアルな64個の二値信号に変換される。この64個
の二値信号は、発熱素子のON・OFFを表しており、
64回に分けて記録ヘッド駆動装置に送られる。そし
て、最高濃度の画素を記録する発熱素子に対しては、6
4個のパルス電流が供給されて大きな熱エネルギーを発
生する。
【0004】また、中間調を表現するために、記録ヘッ
ド又は記録紙が副走査方向に1画素分だけ移動する間
に、記録要素の通電時間を制御してドットのサイズを変
える面積階調法も提案されている。この面積階調法は、
ドット自体の濃度を調節することができないプリンタ、
例えばインクフイルムの背後を加熱して溶融又は軟化し
たインクを記録紙に転写する溶融型熱転写プリンタに対
して有効である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述した面積階調法の
プリンタにおいても、前述した記録ヘッド駆動装置を用
いることができるが、この記録ヘッド駆動回路ではデー
タの転送が1ビットずつ行われるので、ドットの面積を
n段階に変える場合には、1画素についてデータ転送を
n回行わなければならない。したがって、データ転送量
が階調数に比例して増加するから、プリント速度が低下
してしまう。また、Nビットのパラレル画像データをn
個のシリアル画像データに変換するための前処理回路が
必要になるから、周辺回路が複雑化する。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明では、1画素がN(複数)ビットの
画像データを一括して入力し、主走査方向に並んだM個
の画素のデータをラッチするNビットパラレルシフトレ
ジスタと、このNビットパラレルシフトレジスタに接続
されており、M個の画像データをそれぞれラッチするM
個のNビットラッチ回路と、記録紙又は記録ヘッドが副
走査方向に1ライン分移送される毎に搬送同期パルスを
発生するパルス発生手段と、この搬送同期パルスをカウ
ントして1画素内でのライン位置を検出するカウンタ
と、このカウンタの内容と各Nビットラッチ回路でラッ
チされた画像データとを比較し、カウンタの内容が各N
ビットラッチ回路に記憶された画像データを越えるまで
駆動信号を発生するM個のNビットマグニュチュードコ
ンパレータと、各駆動信号を入力し、画素のライン周期
で階調ステップに応じて当該発熱素子の通電を制御する
ためのM個のゲート回路とを設けたものである。
【0007】請求項2の発明では、Nビットの画像デー
タを一括して入力し、主走査方向に並んだM個の画素の
画像データをラッチするNビットパラレルシフトレジス
タと、記録紙又は記録ヘッドが副走査方向に1ライン分
移送される毎に搬送同期パルスを発生するパルス発生手
段と、前記各Nビットパラレルシフトレジスタに接続さ
れており、M個の画像データ又はこの補数のデータをそ
れぞれプリセットするとともに、搬送同期パルスをカウ
ントするM個のカウンタと、各カウンタの内容が所定値
を越えるまで駆動信号を発生するM個のデコーダと、各
駆動信号を入力し、画素のライン周期で階調ステップに
応じて当該発熱素子の通電を制御するためのM個のゲー
ト回路とを設けたものである。
【0008】
【実施例】図2において、時系列の画像信号は、入力端
子10を介してA/D変換器11に送られ、タイミング
信号発生回路12からのサンプリング信号に同期して、
階調ステップを表す8ビットの画像データに変換され
る。この8ビットの画像データは、メモリコントローラ
13によって制御されるフレームメモリ14に書き込ま
れる。プリント時には、フレームメモリ14から画像デ
ータが1行ずつ読み出されて階調制御回路15に送られ
る。この階調制御回路15は、1行分例えばM(Mは
)個の画素の画像データに対して、インク特性等を考
慮して階調補正を行う。また、モニタ時には、フレーム
メモリ14から読み出した画像データがD/A変換器1
6でアナログ信号に変換されてから、出力端子17を介
してモニタ(図示せず)に送られる。
【0009】階調補正されたM個の画像データは、記録
ヘッド19に設けた各発熱素子の通電を制御するための
記録ヘッドドライバ18に送られる。この記録ヘッドド
ライバ18には、タイミング信号発生回路12のクロッ
クと、搬送同期信号発生回路20の搬送同期信号と,シ
ステムコントローラ21のラッチ信号と、通電時間制御
回路30のストローブ信号とが入力されている。
【0010】図4に示すように、記録ヘッド19は、M
個の発熱素子19A〜19Mが主走査方向に配列されて
おり、各画像データに応じた個数のシリアルなパルス電
流が各発熱素子19A〜19Mにそれぞれ供給される。
なお、発熱素子の副走査方向の長さ(幅)が20μmと
狭いため、連続して通電すると発熱量が高くなり過ぎて
短時間で焼損する。そこで、発熱素子をパルス駆動する
ことで、焼損を防いでいる。
【0011】モータドライバ22は、システムコントロ
ーラ21によって制御されてパルスモータ23を駆動す
る。このパルスモータ23は、記録紙25を巻き付けた
プラテンドラム24を一定ピッチずつ回転させる。この
記録紙25には、ローラ26,27に掛けられたインク
フイルム28が密着し、記録紙25とともに矢線方向に
移動する。インクフイルム28は、記録ヘッド19によ
って背面から加熱されると、溶融又は軟化したインクが
記録紙25に転写する。この実施例では、64階調の画
像を記録するために、パルスモータ23の64ステップ
で記録紙25が1個の画素41の副走査方向の長さだけ
移動され、各ステップにおいて一定幅のパルス電流が発
熱素子に供給される。例えば、画像データが「01h」
の場合には、一定幅のパルス電流が発熱素子に与えら
れ、1個の画素41の第1ラインにのみインクドットを
記録する。画像データが「40h」の場合には、64ラ
インのそれぞれに一定幅のパルス電流が与えられ、1個
の画素41を構成する64本のラインの全てにインクド
ットが記録される。なお、画像データが「00h」の場
合には、パルス電流が与えられないから、64本のライ
ンのいずれにもインクドットが記録されない。
【0012】前記プラテンドラム24にはロータリエン
コーダ29が連結されており、プラテンドラム24が一
定ビッチ回転する毎にエンコーダパルスを発生し、これ
をタイミング信号発生回路12と搬送同期信号発生回路
20とに送る。このタイミング信号発生回路12は、エ
ンコーダパルスからタイミング信号を作成し、これをシ
ステムコントローラ21に送る。このシステムコントロ
ーラ21は、タイミング信号を基にして各部をシーケン
ス制御する。前記搬送同期信号発生回路20は、エンコ
ーダパルスが入力される毎に搬送同期信号を発生する。
【0013】図1は、本発明の要部である記録ヘッドド
ライバを詳細に示すものである。シフトレジスタ35
は、直列に接続されたM個の8ビットラッチ回路35A
〜35Mから構成されている。これらの8ビットラッチ
回路35A〜35Mは、入力端子及び出力端子が8本で
あり、8ビットの画像データがパラレルに入出力され
る。シフトレジスタ35には、主走査方向で1行を構成
するM個の画像データが順番に入力され、タイミング信
号発生回路12からのクロックに同期してシフトされ
る。
【0014】前記シフトレジスタ35に、ラッチアレイ
36が接続されている。このラッチアレイ36は、各画
像データをラッチするためにM個の8ビットラッチ回路
36A〜36Mから構成されている。シフトレジスタ3
5でパラレルな状態に変換されたM個の画像データは、
システムコントローラ21からのラッチ信号でラッチア
レイ36にラッチされる。このラッチアレイ36には、
コンパレータアレイ37が接続されている。このコンパ
レータアレイ37は、M個の8ビットマグニチュードコ
ンパレータ37A〜37Mから構成され、カウンタ38
の内容が各画像データよりも小さいときに、「L」とな
った駆動信号を出力する。
【0015】前記カウンタ38は、記録紙25が1ライ
ン分移動される毎に発生する搬送同期信号をカウント
し、1個の画素41内でのライン位置を16進数でカウ
ントする。また、このカウンタ38は、1個の画素41
のライン数が64であるから、16進数で「40h」の
ときに搬送同期信号が入力されると、初期値である「0
1h」に復帰するように回路が構成されている。また、
カウンタ38は、プリント開始直前にシステムコントロ
ーラ21からのリセット信号で「01h」にリセットさ
れる。
【0016】前記コンパレータアレイ37の出力端子に
は、ゲートアレイ39が接続されている。このゲートア
レイ39は、M個のNANDゲート回路39A〜39M
からなり、各NANDゲート回路39A〜39Mには、
通電時間制御回路30のストローブ信号とコンパレータ
の出力信号とが別々に入力されており、コンパレータか
ら駆動信号が出力されているとき、すなわち出力信号が
「L」のときに、「L」のストローブ信号が入力される
と、NANDゲート回路の出力信号が「L」となる。こ
のストローブ信号は、発熱素子の通電時間を規制するも
のであり、搬送同期信号に同期して、1個の画素41の
記録期間中に64個発生される。
【0017】前記ゲートアレイ39には、発熱素子アレ
イ40が接続されており、この発熱素子アレイ40は、
主走査方向にライン状に並んだM個の発熱素子19A〜
19Mからなる。各発熱素子19A〜19Mは、対応し
たNANDゲート回路39A〜39Mが「L」になって
いるときに通電され、インクフイルム28の背後を加熱
して、インクドットを記録紙25に転写する。
【0018】次に、図3を参照して上記実施例の作用に
ついて説明する。画像入力時には、入力端子10にスキ
ャナーやビデオ再生機が接続され、アナログの画像信号
がA/D変換器11に入力される。このA/D変換器1
1でデジタル信号に変換された画像データは、フレーム
メモリ14に書き込まれる。
【0019】プリント時には、システムコントローラ2
1は、モータドライバ22を介してパルスモータ23を
駆動させ、記録紙25を保持したプラテンドラム24を
ステップ回転させる。このプラテンドラム24の回転
は、ロータリエンコーダ29で検出され、エンコーダパ
ルスがタイミング信号発生回路12と搬送同期信号発生
回路20とに送られる。タイミング信号発生回路12
は、エンコーダパルスをもとにして作成したタイミング
信号をシステムコントローラ21に送る。このシステム
コントローラ21は、このタイミング信号を基準にい
て、各部が同期するようにシーケンス制御する。また、
搬送同期信号発生回路20は、タイミング回路信号発生
回路12からのパルスと、エンコーダパルスとから、プ
ラテンドラム24が1ライン分移動する毎に1個の搬送
同期信号を発生して、これを記録ヘッド19に送る。
【0020】前記システムコントローラ21は、記録紙
25がプリント開始位置に達する直前に、主走査方向に
並ぶM個の画素の画像データをフレームメモリ14から
順番に読み出す。このM個の画像データは、階調制御回
路15で順番に階調補正されてから、記録ヘッドドライ
バ18のシフトレジスタ35に送られる。このシフトレ
ジスタ35は、タイミング信号発生回路12からのクロ
ックによって、M個の画像データをシフト及びラッチす
る。
【0021】前記シフトレジスタ35にラッチされたM
個の画像データは、システムコントローラ21からのラ
ッチ信号によって、ラッチアレイ36にラッチされる。
このラッチアレイ36にラッチされたM個の画像データ
は、コンパレータアレイ37に送られ、16進数のカウ
ンタ38の内容と比較される。記録紙25が記録開始位
置である1画素の第1ラインに達すると、システムコン
トローラ21は、リセット信号をカウンタ38に送るか
ら、このカウンタ38の内容が「01h」となる。
【0022】図3に示すタイミングチャートでは、ラッ
チ回路36Aには「01h」の画像データがラッチされ
ているから、8ビットマグニチュードコンパレータ37
Aからは「H」の信号が出力される。この状態で、通電
時間制御回路30から「L」のストローブ信号が出力さ
れると、NANDゲート回路39Aの出力が「L」とな
る。発熱素子19Aに電圧VP が印加されるから、NA
NDゲート回路39Aに向かって電流が流れる。この電
流が流れる時間は、ストローブ信号で規制されるから、
発熱素子19Aには幅が一定なパルス電流が供給され
る。
【0023】前記発熱素子19Aは、パルス電流によっ
て発熱して、インクフイルム28の背後を加熱し、イン
クを記録紙25に転写する。これにより、図4に示すよ
うに、第1ラインにインクドットが記録される。この転
写後にプラテンドラム24が1ライン分回転するから、
発熱素子19Aには第2ライン目が対面し、そしてカウ
ンタ38が搬送同期信号によってインクリメントされて
内容が「02h」となる。この場合には、画像データよ
りもカウンタ38の内容の方が大きいので、8ビットマ
グニチュードコンパレータ37Aの出力信号は「H」と
なる。これにより、NANDゲート回路39Aの出力信
号が「H」となるから、第2番目のストローブ信号が入
力されても発熱素子19Aが通電されない。したがっ
て、発熱素子19Aは、画素41の第1ラインにのみイ
ンクドットを記録する。
【0024】他方、ラッチ回路36Bには、「02h」
の画像データがラッチされているから、カウンタ38の
内容が「02h」まで、発熱素子19Bが通電可能であ
るから、第1及び第2のストロープ信号によって2回発
熱し、第1及び第2ラインを記録する。同様に、ラッチ
回路36Mには、「40h」の画像データがラッチされ
ているから、第1〜第64のストロープ信号によって6
4回発熱し、第1〜第64ラインを記録する。
【0025】このように、プラテンドラム24は、64
回のステップ回転で1個の画素41の副走査方向の長さ
だけ移動し、各ステップの間で発熱素子にパルス電流を
供給して、画像データに応じたライン数のインクドット
を記録する。なお、画像データが「00h」の場合に
は、画素41にインクドットが記録されず、画像データ
が「40h」の場合には、1個の画素41の全てにイン
クドットを記録する。また、第1行のM個の画素の記録
中に、第2行のM個の画素の画像データが8ビットシス
トレジスタ35に入力されるから、第1行の記録が終了
すると第2行の記録が引き続いて行われる。
【0026】図5及び図6は、ラッチアレイ36,コン
パレータアレイ37,カウンタ38の代わりに、カウン
タアレイ45とデコーダアレイ47とを用いた実施例を
示すものである。カウンタアレイ45は、M個の8ビッ
トカウンタ45A〜45Mから構成され、各8ビットカ
ウンタ45A〜45Mは補数変換機能とカウント機能と
を持っている。また、各8ビットカウンタ45A〜45
Mは、カウント内容が「40h」となったときに、カウ
ント動作を停止させるためのカウント停止回路を構成す
るインバータ46が接続されている。デコーダアレイ4
7は、M個のデコーダ47A〜47Mからなり、各デコ
ーダ47A〜47Mは、入力データが「40h」のとき
に出力端子が「H」となり、これ以外では出力端子が
「L」となる。
【0027】図6に示すタイミングチャートでは、ラッ
チ回路35Aに「01h」の画像データがラッチされて
いるから、ラッチ信号が8ビットカウンタ45Aに入力
されると、画像データの補数であるデータ「3Fh」が
8ビットカウンタ45Aにセットされる。8ビットカウ
ンタ45Aの内容が「3Fh」の場合には、デコーダ4
7Aの出力端子が「L」となる。この状態で、「L」の
ストローブ信号が入力されると、発熱素子19Aが通電
されて発熱し、第1ラインにインクドットを記録する。
【0028】第1ラインの記録後にプラテンドラム24
が1ライン分ステップ送りされる。このステップ送り後
に、搬送同期信号が8ビットカウンタ45Aに入力され
るから、8ビットカウンタ45Aの内容が「40h」と
なる。デコーダ47Aは、その出力端子が「H」となる
ので、NANDゲート回路39Aに第2番目以降のスト
ローブ信号が入力されても、発熱素子19AはOFF状
態に保たれる。また、8ビットカウンタ45Aは、その
内容が「40h」になると、これをデコードした出力を
インバータ46で反転させ、これをディセーブル信号と
してカウントイネーブル入力端子に入力しているので、
そのカウント動作が停止する。これにより、次の補数デ
ータがラッチされるまで、8ビットカウンタ45Aは
「40h」のままである。
【0029】他方、ラッチ回路35Bには、画像データ
「02h」がラッチされているから、ラッチ信号に同期
して補数「3Eh」が8ビットカウンタ45Bにセット
される。この8ビットカウンタ45Bは、その内容が飽
和値「40h」に達するまでは、2個の搬送同期信号を
カウントすることができるから、発熱素子19Bは2回
発熱されて第1及び第2ラインにインクドットを記録す
る。同様に、8ビットカウンタ45Mは、46個の搬送
同期信号をカウントすることができるので、第1ライン
から第64ラインの全てにインクドットを記録する。な
お、補数データが「00h」の場合には、8ビットカウ
ンタに「40h」がセットされるから、発熱素子は1個
の画素41の記録中に発熱することはない。
【0030】上記実施例では便宜上、モノクロプリント
について説明したが、本発明は、カラープリントにも利
用することができる。このカラープリントでは、入力端
子10とA/D変換器11との間にデコーダを設け、カ
ラービデオ信号を3色信号に分離する。そして、各色信
号をデジタル変換してから、色毎に設けたフレームメモ
リ14に書き込む。プリント時には、フレームメモリ1
4から色毎に画像データを読み出し、そしてプラテンド
ラム24を3回転させて3色面順次記録する。また、こ
のカラープリントでは、シアンインクエリア,マゼンタ
インクエリア,イエローインクエリアを交互に形成した
カラーインクフイルムが用いられる。
【0031】また、記録紙とインクフイルムとを一次元
に相対移動させるラインプリンタについて説明したが、
本発明は、相対移動が二次元であるシリアルプリンタに
対しても利用することができる。このシリアルプリンタ
では、移動自在な記録ヘッドが用いられ、そして記録紙
の送り方向に複数の発熱素子がライン状に配列されてい
る。したがって、シリアルプリンタでは、記録紙の送り
方向及び発熱素子の配列方向が主走査方向であり、記録
ヘッドの移動方向が副走査方向となる。
【0032】更に、本発明は、面積階調法で中間調画像
をプリントするものであれば、昇華型熱転写プリンタ,
感熱プリンタ,液晶プリンタ等であっても利用すること
ができる。また、1個のバルス電流で1個のラインを記
録しているが、ストローブ信号を複数出力することで、
複数のパルス電流を記録要素に供給し、複数の駆動で1
個のラインを記録してもよい。さらにまた、パルス発生
手段は、記録紙叉は記録ヘッドが一定量移動する毎に搬
送同期信号を発生させてもよい。
【0033】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、画像データをそのまま用いて記録要素の通電時間を
制御するから、画素単位でデータ転送を行うことができ
る。したがって、データ転送時間が大幅に短縮されるか
ら、多階調の中間調画像を高速でプリントすることがで
きる。また、Nビットのパラレル画像データをn個のシ
リアルデータに変換するための前処理回路が不要である
から、装置の構成が簡単となり、ローコスト化を図るこ
とができる。更に、記録紙又は記録ヘッドが副走査方向
に1ライン分移送される毎にパルス発生手段で搬送同期
パルスを発生させ、この搬送同期パルスをカウンタでカ
ウントして1画素内でのライン位置を検出し、Nビット
マグニチュードコンパレータにより、前記カウンタの内
容と画像データとを比較し、カウンタの内容が各Nビッ
トラッチ回路に記憶された画像データを越えるまで駆動
信号を発生させるようにしたから、1個の画素を複数の
ラインで構成する面積階調記録方式のプリンタにおい
て、特に多階調の記録を精度よくしかも構成簡単にして
行うことができる。また、デコーダにより各カウンタの
内容が所定値を越えるまで駆動信号を発生させるように
したから、同様にして、多階調の記録を精度よく構成簡
単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の記録ヘッドドライバの一例を示すブロ
ック図である。
【図2】溶融型熱転写プリンタの概略図である。
【図3】図1に示す記録ヘッドドライバのタイミングチ
ャートである。
【図4】発熱素子の記録状態を示す説明図である。
【図5】本発明の記録ヘッドドライバの別の実施例を示
すブロック図である。
【図6】図5に示す記録ヘッドドライバのタイミングチ
ャートである。
【符号の説明】
18 記録ヘッドドライバ 19 記録ヘッド 19A〜19M 発熱素子 24 プラテンドラム 25 記録紙 28 インクフイルム 35 シフトレジスタ 36 ラッチアレイ 37 コンパレータアレイ 38 カウンタ 39 ゲートアレイ 40 発熱素子アレイ 45 カウンタアレイ 47 デコーダアレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/355 B41J 2/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 M(複数)個の記録素子を配列した記録
    ヘッドを用いて、M個の画素を記録するとともに、1個
    の画素を複数のラインで構成し、階調ステップに応じて
    ドットが記録されるライン数を変えて中間調を表現する
    プリンタにおいて、 N(複数)ビットの画像データをシフトし、順次入力さ
    れたM個の画像データをパラレルな状態に変換するNビ
    ットパラレルシフトレジスタと、 このNビットパラレルシフトレジスタに接続されてお
    り、M個の画像データをそれぞれラッチするM個のNビ
    ットラッチ回路と、 記録紙又は記録ヘッドが副走査方向に1ライン分移送さ
    れる毎に搬送同期パルスを発生するパルス発生手段と、 この搬送同期パルスをカウントして1画素内でのライン
    位置を検出するカウンタと、 このカウンタの内容と各Nビットラッチ回路でラッチさ
    れた画像データとを比較し、カウンタの内容が各Nビッ
    トラッチ回路に記憶された画像データを越えるまで駆動
    信号を発生するM個のNビットマグニュチュードコンパ
    レータと、 各駆動信号を入力し、画素のライン周期で階調ステップ
    に応じて当該発熱素子の通電を制御するためのM個のゲ
    ート回路とを設けたことを特徴とする記録ヘッド駆動装
    置。
  2. 【請求項2】 M(複数)個の記録素子を配列した記録
    ヘッドを用い、M個の画素を記録するとともに、1個の
    画素を複数のラインで構成し、階調ステップに応じてド
    ットが記録されるライン数を変えて中間調を表現するプ
    リンタにおいて、 N(複数)ビットの画像データをシフトし、順次入力さ
    れたM個の画像データをパラレルな状態に変換するNビ
    ットパラレルシフトレジスタと、 記録紙又は記録ヘッドが副走査方向に1ライン分移送さ
    れる毎に搬送同期パルスを発生するパルス発生手段と、 前記各Nビットパラレルシフトレジスタに接続されてお
    り、M個の画像データ又はこの補数のデータをそれぞれ
    プリセットするとともに、搬送同期パルスをカウントす
    るM個のカウンタと、 各カウンタの内容が所定値を越えるまで駆動信号を発生
    するM個のデコーダと、各駆動信号を入力し、画素のラ
    イン周期で階調ステップに応じて当該発熱素子の通電を
    制御するためのM個のゲート回路とを設けたことを特徴
    とする記録ヘッド駆動装置。
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