JP2005186302A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理に要する時間を削減でき、かつ、製造コストを低減できる画像記録方法を提供すること。
【解決手段】 画像形成方法は、各ドットのオン状態／オフ状態が選択されたデータ、および、ストローブを、サーマルヘッドの駆動回路に入力して、オン状態が選択されたドットに対応する発熱素子をストローブのパルス幅に対応した時間だけ発熱させることにより、記録媒体上に画像を記録する。ここで、画像を消去する場合には、全てのドットがオン状態に選択された第１データを入力し、所定のパルス幅を有する第１ストローブを入力する。一方、画像を記録する場合には、各ドットのオン状態／オフ状態が選択された第２データを、第１データとともに入力し、第１ストローブよりも長いパルス幅を有する第２ストローブを、第１ストローブとともに入力する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば、リライタブルカードやリライタブル用紙等の記録媒体に対して、画像の記録や消去を行う画像記録方法に関する。具体的には、例えば、サーマルヘッドを備えたプリンタに関する。

従来より、ロイコ染料や白濁等からなるリライタブルな記録媒体に対して、画像の記録や消去を行うサーマルヘッドプリンタが知られている。ここで、記録媒体は、所定温度を超えると発色し、この所定温度以下では消色する性質を有している。一方、サーマルヘッドは、略直線状に配置された複数の発熱素子と、この発熱素子を発熱させる駆動回路と、を備えている。この駆動回路のストローブ（ＳＴＢ）の入力系統は、１系統である。

画像を記録する場合、このサーマルヘッドを記録媒体に対向配置しておき、各ドットがオン状態／オフ状態が選択されたデータを駆動回路に入力する。その後、図１０に示すような画像記録用ストローブを駆動回路に入力することにより、オン状態が選択されたドットに対応した発熱素子を、パルスの幅に応じて発熱させる。

これに対し、画像を消去する場合、図１１に示すように、画像を記録する場合に比べて短いパルス幅の消去用ストローブを入力することにより、記録媒体を所定温度以下の状態で維持する。なお、図１０および図１１では、Ｌを通電状態とする。

ところで、サーマルヘッドには、ストローブの入力系統が１系統しか設けられていないため、図１０および図１１に示すようなストローブを同時に入力することはできない。よって、画像の消去および記録を異なる時間に行うことになり、画像処理に時間がかかってしまう。なお、サーマルヘッドの１列のドット数が多い場合、全ての発熱素子に同時に通電する事態を回避するため、ストローブの入力系統を複数とするが、この場合でも、各ドットについて画像の消去および記録を同時に行うことはできない。

この問題を解決するため、サーマルヘッドの駆動回路に、画像の記録用および消去用の２つのストローブの入力系統を設ける構成がある（例えば、特許文献１）。この構成では、駆動回路で、２つの入力系統から入力されるストローブをデータに基づいて選択する。
特開平６−１２７０８１号公報

しかしながら、上述した構成では、２つのストローブを選択する回路が必要になるため、駆動回路の構成が複雑になり、サーマルヘッドに関わる製造コストが増大する。

本発明の目的は、画像処理に要する時間を削減でき、かつ、製造コストを低減できる画像記録方法を提供することにある。

本発明の画像記録方法は、温度変化により発色または消色する記録媒体に対して、略直線状に配置された複数の発熱素子を備えたサーマルヘッドを対向させて、各ドットのオン状態／オフ状態が選択されたデータ、および、ストローブを、前記サーマルヘッドの駆動回路に入力して、前記オン状態が選択されたドットに対応する発熱素子を前記ストローブのパルス幅に対応した時間だけ発熱させることにより、前記記録媒体に前記ドットを発色させて、画像を記録する画像記録方法であって、前記画像を消去する場合には、全てのドットがオン状態に選択された第１データを入力し、所定のパルス幅を有する第１ストローブを入力し、前記画像を記録する場合には、各ドットのオン状態／オフ状態が選択された第２データを、前記第１データとともに入力し、前記第１ストローブよりも長いパルス幅を有する第２ストローブを、前記第１ストローブとともに入力することを特徴とする。

この発明によれば、サーマルヘッドの駆動回路に、常に、全てのドットがオン状態に選択された第１データを入力するとともに、この第１データに対応して、所定のパルス幅を有する第１ストローブを入力する。これにより、記録媒体を消色温度まで低下させて、記録媒体上の画像を消去できる。そして、記録媒体上に新たに画像を記録する場合にのみ、各ドットのオン状態／オフ状態が選択された第２データを、第１データとともに入力する。また、この第２データに対応して、第１ストローブよりも長いパルス幅を有する第２ストローブを、第１ストローブとともに入力する。これにより、第２データでオン状態が選択されたドットについては、記録媒体を発色温度まで上昇させることができるから、記録媒体上に画像を記録できる。

したがって、１つの入力系統を介して、第１ストローブ、あるいは、第１ストローブおよび第２ストローブを入力するだけで、画像の記録および消去を確実に行うことができる。よって、サーマルヘッドの駆動回路を１つの入力系統を備えた一般的な構成とすることができるので、サーマルヘッドの製造コストを低減できる。その上、消去用の第１ストローブに加えて、画像記録用の第２ストローブを入力するだけで、画像を記録媒体上に記録できるから、画像の記録および消去を同時に行うことができ、画像処理にかかる時間を削減できる。

本発明の画像記録方法によれば、次のような効果が得られる。１つの入力系統を介して、第１ストローブ、あるいは、第１ストローブおよび第２ストローブを入力するだけで、画像を記録および消去を確実に行うことができる。よって、サーマルヘッドの駆動回路を１つの入力系統を備えた一般的な構成とすることができるので、サーマルヘッドの製造コストを低減できる。その上、消去用の第１ストローブに加えて、画像記録用の第２ストローブを入力するだけで、画像を記録媒体上に記録できるから、画像の記録および消去を同時に行うことができ、画像処理にかかる時間を削減できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像記録方法が適用された記録媒体取扱装置に用いられるリライタブルカード１０の断面図である。

リライタブルカード１０は、基材１１、この基材１１の一方の面に形成された反射層１２、この反射層１２上に形成された熱可逆性記録材料から成る記録表示層１３、基材１１の他方の面に形成された磁気層１５、この磁気層１５上に形成された保護層１６を備えている。記録表示層１３上の所定部分には、所定の画像が印刷されることにより、印刷層１４が形成されている。なお、記録表示層１３の印刷層１４が形成されていない部分は、画像の記録・消去が施される記録面となる。

記録表示層１３を構成する熱可逆性材料の特性について説明する。図２は、熱可逆性記録材料の特性図である。図２中、横軸は温度を、縦軸は透明度を示す。熱可逆性記録材料は、有機低分子物質から成る粒子で構成されている。この粒子は、加熱、冷却することによって、透明状態から白濁状態、あるいは、白濁状態から透明状態へと変化する。

具体的には、熱可逆性記録材料は、最初、温度がＴ０以下の室温で最大白濁状態にあるとする（点Ａ）。この状態から、熱可逆性記録材料を加熱する。温度Ｔ０（点Ｂ）を超えると、熱可逆性記録材料は透明化を開始し、温度Ｔ１（点Ｃ）からＴ１′（点Ｃ′）までの間で最大透明状態になる。その後、熱可逆性記録材料を冷却して温度Ｔ０以下にしても、最大透明状態は維持される（点Ｅ）。

一方、温度Ｔ０以下で最大透明状態にある熱可逆性記録材料を加熱して、温度Ｔ１′（点Ｃ′）を超えると、熱可逆性記録材料は白濁化を開始し、温度Ｔ２（点Ｄ）以上では、最大透明状態と最大白濁状態の中間の半透明状態を維持する。その後、半透明状態にある熱可逆性記録材料を冷却して温度Ｔ０（点Ｂ）以下にすると、元の最大白濁状態に戻る（点Ａ）。このように、熱可逆性記録材料に加熱および冷却を繰り返すことによって、熱可逆性記録材料を最大透明状態にしたり最大白濁状態にしたりすることができる。

なお、最大透明状態では、熱可逆性記録材料を構成する粒子は、比較的大きな単結晶構造を有する。よって、粒子に光が入射しても、この光は、粒子の結晶の界面を通る回数が少ないため、散乱することなく粒子を通過し、白色となる。一方、最大白濁状態では、熱可逆性記録材料の粒子は、多結晶構造を有する。よって、粒子に光が入射すると、この光は、粒子の結晶の界面で何回も屈折し、散乱する。したがって、黒色となる。

次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る記録媒体取扱装置の概略構成について説明する。図３は、本実施形態に係る記録媒体取扱装置の概略構成図を示す。記録媒体取扱装置１は、記録媒体としてのリライタブルカードを取り扱うものであり、ワンチップマイコン２と、ＲＯＭ(read only memory)３と、サーマルヘッド４と、モータ５とを備えている。

サーマルヘッド４は、主走査線方向に直線状に配置された複数の発熱素子（図示省略）と、これら発熱素子に通電して発熱させる駆動回路（図示省略）と、発熱素子の温度を検出するサーミスタ（図示省略）と、を備えている。

駆動回路は、ＤＡＴＡ、ＣＬＫ、ＬＡＴＣＨ、ＳＴＢ、および、ＴＨの５本の信号路を介して、ワンチップマイコン２の出力ポートに接続されている。ＤＡＴＡは、各ドットのオン状態／オフ状態が選択されたデータを、サーマルヘッド４にシリアル入力するための信号路である。ＣＬＫは、シリアル入力されるデータの同期をとるためのクロックである。ＬＡＴＣＨは、主走査方向１ラインのデータを確定するためのラッチである。ＳＴＢは、発熱素子の通電時間を決定するストローブを入力する信号路である。ＴＨは、ワンチップマイコンのＡ／Ｄ変換ポートに接続され、サーミスタで検出された温度データをワンチップマイコン２に出力するための信号路である。なお、ワンチップマイコン２がシリアル通信モジュールを備えている場合、ＤＡＴＡ、ＣＬＫについては、処理の高速化のために、この通信モジュールを用いるのが望ましい。

モータ５は、ＤＣモータであり、回転することにより、リライタブルカード１０（図１参照）を副走査方向に移動させる。モータ５は、回転に同期して発生するエンコーダパルス（ＥＰ）を、ワンチップマイコン２に出力する。なお、モータ５は、ＤＣモータに限らず、ステッピングモータを用いてもよい。ステッピングモータを用いた場合、ステッピングパルスを用いて画像処理を行う。

ワンチップマイコン２は、モータ５から出力されたＥＰに同期して、サーマルヘッド４を制御する。具体的には、ＥＰの１パルスに対応して、モータの回転方向に１ラインの画像を記録する。また、ワンチップマイコンは、サーマルヘッド４で測定された温度データに基づいて、ストローブのパルス幅やパルス数を増減して温度補正を行う。なお、このような温度補正処理は、周知の技術であるため、説明を省略する。

図４は、駆動回路のタイミングチャートである。図５は、図４の一部を拡大した部分拡大図である。図４および図５中、ＤＡＴＡは、Ｈがオン、Ｌがオフであり、ＬＡＴＣＨおよびＳＴＢは、Ｌアクティブである。また図５では、ＥＰは省略されている。

画像の消去のみを行う場合、全てのドットがオン状態に選択された第１データ、つまり、全ドットオンであるデータをＤＡＴＡに入力し、所定のパルス幅を有する第１ストローブを、ＳＴＢに入力する。

ＤＡＴＡから入力された第１データは、ＣＬＫの立下りでデータシフトされてセットされて、ＬＡＴＣＨで確定される。そして、第１ストローブがオンの間、全ての発熱素子に通電する。これにより、リライタブルカード１０を消色温度まで低下させて、画像を消去できる。なお、第１ストローブは、最大透明状態となる温度、つまり、Ｔ１からＴ１´を維持するように、デューティーおよびパルス幅が設定されている。

画像の記録を行う場合、上述した第１データに加えて、第２データを入力するとともに、上述した第１ストロ−ブに加えて、第２ストローブを入力する。具体的には、各ドットのオン状態／オフ状態が選択された第２データを、第１データに続いて入力し、第１ストローブよりも長いパルス幅を有する第２ストローブを、第１ストローブに続いて入力する。

ＤＡＴＡから入力された第２データは、ＣＬＫの立下りでデータシフトされてセットされて、ＬＡＴＣＨで確定される。そして、第２ストローブがオンの間、オン状態が選択されたドットに対応する発熱素子にのみ通電する。なお、このとき、オフ状態が選択されたドットに対応する発熱素子には、通電しない。なお、第２ストローブは、白濁状態となる温度、つまり、Ｔ１´以上で適切な画像の濃度が得られるように、デューティーおよびパルス幅が設定されている。

以上の処理を行うことにより、オンにセットされたドットについては、第１ストローブおよび第２ストローブの時間だけ通電するため、リライタブルカード１０を発色温度である温度Ｔ１´以上まで上昇させることができる。これにより、第２データでオン状態が選択されたドットを記録できる。

一方、オフにセットされたドットについては、第１ストローブしか通電しないことになり、リライタブルカード１０を消色温度である温度Ｔ１からＴ１´の間で維持できる。これにより、第２データでオフ状態が選択されたドットを消去できる。つまり、第１ストローブは、オフ状態が選択されたドットについては、消去用ストローブとして機能し、オン状態が選択されたドットについては、第２ストローブとともに、画像記録用のストローブとして機能する。

したがって、本実施形態によれば以下の効果がある。１つの入力系統を介して、第１ストローブ、あるいは、第１ストローブおよび第２ストローブを入力するだけで、画像の記録および消去を確実に行うことができる。よって、サーマルヘッド４の駆動回路を１つの入力系統を備えた一般的な構成とすることができるので、サーマルヘッド４に関わる製造コストを低減できる。

その上、消去用の第１ストローブに加えて、画像記録用の第２ストローブを入力するだけで、画像をリライタブルカード１０上に記録できるから、画像の記録および消去を同時に行うことができ、画像処理にかかる時間を削減できる。

〔第２実施形態〕
本実施形態において、画像の消去のみを行う場合にも、第２ストローブを入力する点が、第１実施形態と異なる。図６は、本実施形態に係るサーマルヘッド４の駆動回路のタイミングチャートである。

すなわち、本実施形態では、常に、第１ストローブおよび第２ストローブをＳＴＢに入力しておく。そして、画像を消去する場合にのみ、第２ストローブに対応して、全ドットがオフ状態に選択された第３データをＤＡＴＡに入力する。これにより、第２ストローブが入力されても、実際には、発熱素子に全く通電しないことになる。

〔第３実施形態〕
本実施形態において、第２ストローブを入力するタイミングが、第１実施形態と異なる。図７は、本実施形態に係るサーマルヘッド４の駆動回路のタイミングチャートである。一般に、サーマルヘッド４のドット数が多い場合、第２データの入力に時間がかかってしまい、第２データを入力した後に第２ストローブを入力しようとしても、この第２ストローブが、次の第１ストローブに干渉してしまう場合がある。そこで、２つの第１ストローブに対して、１つの第２ストローブを入力する。このようにすれば、第２データから第２ストローブまでの時間を大きく確保できるから、第２データの入力に時間がかかっても、第２ストローブが第１ストローブに干渉することはない。

〔第４実施形態〕
本実施形態において、補正用データを入力する点が、第１実施形態と異なる。図８は、本実施形態に係るサーマルヘッド４の駆動回路のタイミングチャートである。すなわち、２列の連続するドットがそれぞれオン状態にセットされた場合、１つの発熱素子に連続して通電することになる。すると、発熱体は、最初の通電である程度の温度まで上昇しているため、２度目の通電により、必要以上に温度が上昇してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、最初の列のドットがオン状態にセットされた場合、次の列のドットについての第２ストローブを、通電させないようにして、所謂前歴補正を行った。具体的には、ｎ列目のデータ入力が完了した後、ｎ＋１列目の最初のデータとして、補正用データを入力し、２回目以降に、第２データを入力する。ここで、補正用データは、ｎ列目のドットがオン状態にセットされた場合、ｎ＋１列目のドットをオフ状態にセットする。

なお、本実施形態では、最も簡単な例として、２列の連続するドットがそれぞれオン状態にセットされた場合を挙げたが、３列以上に連続するドットに適用してもよい。さらに、連続するドットの個数によって、通電しない第２ストローブの数を変えてもよい。

〔第５実施形態〕
本実施形態において、サーマルヘッド４の駆動回路への入力系統を２つにする点が、第１実施形態と異なる。図９は、本実施形態に係るサーマルヘッド４の駆動回路のタイミングチャートである。すなわち、サーマルヘッド４の１列のドット数が多い場合、全ての発熱素子に同時に通電する事態を回避する必要がある。そこで、本実施形態では、ストローブの入力系統をＳＴＢ１、ＳＴＢ２の２つとし、第１ストローブおよび第２ストローブを時間的に重ならないように入力している。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係る画像記録方法が適用された記録媒体取扱装置に用いられる記録媒体の断面図である。 前記実施形態に係る記録媒体を構成する熱可逆性記録材料の特性図である。 前記実施形態に係る記録媒体取扱装置の概略構成図である。 前記実施形態に係るサーマルヘッドの駆動回路のタイミングチャートである。 図４の一部を拡大した部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るサーマルヘッドの駆動回路のタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態に係るサーマルヘッドの駆動回路のタイミングチャートである。 本発明の第４実施形態に係るサーマルヘッドの駆動回路のタイミングチャートである。 本発明の第５実施形態に係るサーマルヘッドの駆動回路のタイミングチャートである。 従来例に係るサーマルヘッドの駆動回路の画像記録時のタイミングチャートである。 従来例に係るサーマルヘッドの駆動回路の画像消去時のタイミングチャートである。

符号の説明

４ サーマルヘッド
１０ リライタブルカード（記録媒体）

Claims (1)

1. 温度変化により発色または消色する記録媒体に対して、略直線状に配置された複数の発熱素子を備えたサーマルヘッドを対向させて、各ドットのオン状態／オフ状態が選択されたデータ、および、ストローブを、前記サーマルヘッドの駆動回路に入力して、前記オン状態が選択されたドットに対応する発熱素子を前記ストローブのパルス幅に対応した時間だけ発熱させることにより、前記記録媒体に前記ドットを発色させて、画像を記録する画像記録方法であって、
   前記画像を消去する場合には、全てのドットがオン状態に選択された第１データを入力し、所定のパルス幅を有する第１ストローブを入力し、
   前記画像を記録する場合には、各ドットのオン状態／オフ状態が選択された第２データを、前記第１データとともに入力し、前記第１ストローブよりも長いパルス幅を有する第２ストローブを、前記第１ストローブとともに入力することを特徴とする画像記録方法。

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