JP2008087453A - サーマル印刷装置及び関連方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 データ伝送量を有効に削減するサーマル印刷装置及び関連方法を提供する。
【解決手段】 方法は、０から２^ｎ−１を範囲とする画素の階調値に対応するｎビット数値を提供し、ｎビット数値のうち目的ビットの有意性に基づき、該目的ビットに対応する総印刷時間を定め、目的ビットが所定値であれば、該目的ビットに対応する印刷時間において、加熱素子を間欠的に駆動してインクリボンを加熱するステップからなる。
【選択図】 図２

Description

この発明はサーマル印刷技術に関し、特にサーマル印刷装置及び関連の印刷方法に関する。

現在のプリンターはドットマトリックス式、インクジェット式、レーザー式及びサーマル式などの種類がある。そのうちサーマル式は直接感熱式と熱転写式に分けられ、熱転写式は更に昇華型と溶融型（サーマルワックス）に分けることができる。熱転写技術は、連続諧調の画像を印刷できるため、その他の技術より画像品質が優れている。周知のとおり、熱転写式プリンターはサーマル印字ヘッドでインクリボンを加熱し、リボン上のインクを印刷対象物に転写することを原理とするものであり、加熱時間や温度を調節することで連続諧調を表現する。

従来の技術による熱転写プリンターで２５６階調の画像を出力しようとすれば、制御回路は各列にある画素の画像値を、階調の異なる２５６個のデータに変換し、これを２５６回にわたって印字ヘッドに順次送信しなければならない。印字ヘッドは、これらの階調データに基づいて印刷を２５６回行い、全体画像を完成させる。このような印刷方法は、制御回路と印字ヘッド間の階調データ伝送量が莫大であるため、所要時間が長いのみならず、ファームウェア制御に負担をかけ、プリンター全体の印刷機能を低下させるおそれがある。

この発明は前述の問題を解決するためのサーマル印刷装置及び関連の印刷方法を提供することを課題とする。

この発明はサーマル印刷装置の印刷方法を提供する。該方法は、０から２^ｎ−１を範囲とする画素の階調値に対応するｎビット数値を提供し、ｎビット数値のうち目的ビットの有意性に基づき、該目的ビットに対応する総印刷時間を定め、目的ビットが所定値であれば、該目的ビットに対応する印刷時間において、加熱素子を間欠的に駆動してインクリボンを加熱するステップからなる。

この発明は更にサーマル印刷装置を提供する。該装置は、０から２^ｎ−１を範囲とする画素の階調値に対応するｎビット数値を提供する制御回路と、ｎビット数値のうち目的ビットの有意性に基づいて該目的ビットに対応する印刷時間を定め、加熱素子を有するサーマル印字ヘッドとを含む。そのうち目的ビットが所定値であれば、サーマル印字ヘッドは、該印刷時間において加熱素子を間欠的に駆動し、インクリボンを加熱する。

この発明による第二のサーマル印刷装置は、０から２^ｎ−１を範囲とする画素の階調値に対応するｎビット数値を提供する制御回路と、ｎビット数値のうち目的ビットの有意性に基づいて該目的ビットに対応する総印刷時間を定め、更に総印刷時間を複数の非連続的な印刷時間に分け、加熱素子を有するサーマル印字ヘッドとを含む。そのうち目的ビットが所定値であれば、サーマル印字ヘッドは、該複数の印刷時間において加熱素子を間欠的に駆動し、インクリボンを加熱する。

この発明による印刷方法は、印字ヘッドの加熱素子での熱の累積と分布状態を改善するとともに、温度補償を改善して印刷品質を向上させる。のみならず、放熱の待ち時間を減らし、システム放熱に費やすコストを減少する（例えばファンや放熱フィンの数量を減らすかサイズを縮小する）効果がある。

かかる装置及び方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。

本明細書及び特許請求の範囲に記載されている素子については、周知のとおり、当業者によって別の用語で呼称されることもありうる。そのため、本発明は用語にとらわれず、もっぱら機能を基準として素子を特定することにする。なお、本明細書及び特許請求の範囲に用いられる「含む」、「有する」などは限定的にとらえるべきでなく、例示以外のものも含めると理解すべきである。また、「結合」という用語は、すべて直接的または間接的な電気的接続手段を指す。したがって、「第一装置が第二装置に結合されている」とは、第一装置が第二装置に直接に電気的に接続されているか、またはその他の装置や接続手段を介して第二装置に電気的に接続されていることを指す。

図１を参照する。図１はこの発明によるサーマル印刷装置１００を表す簡素化されたブロック図である。図に示すように、サーマル印刷装置１００は制御回路１１０と、サーマル印字ヘッド１２０と、インクリボン送出端１３０と、インクリボン回収端１４０とを含み、そのうちサーマル印字ヘッド１２０は、インクリボン１５０を加熱する複数の加熱素子（非表示）を含む。加熱素子はインクリボン１５０の、各画素に対応する領域を個別に加熱するのが一般である。インクリボン１５０はリボン送出端１３０からリボン回収端１４０へ巻かれ、その間に印字ヘッド１２０は制御回路１１０による階調データに基づいて加熱素子を選択的に駆動し、インクリボン１５０を加熱してリボン上のインクを対象物１６０（例えば紙やカード）に転写して、印刷を完成させる。

カラー印刷の場合、インクリボン１５０には色の異なる複数のインク領域、例えば黄、マジェンタ、シアン及びオーバーコーティング領域が順次並んでいる。リボン回収端１４０は印字ヘッド１２０に加熱されたインクリボンを回収する。リボン送出端１３０とリボン回収端１４０としてローラーを用いることができるが、本発明はそれに限らない。以下は図２を参照しながらサーマル印刷装置１００の動作を説明する。

図２はこの発明の実施例１によるサーマル印刷方法を表すフローチャート２００である。印字ヘッド１２０における各加熱素子の動作はいずれも同様であるので、下記はその１つのみ取り上げて説明する。

ステップ２１０において、サーマル印刷装置１００の制御回路１１０は、画素の階調値を表すｎビット数値を印字ヘッド１２０に提供する。画素の階調値の範囲は０から２^ｎ−１とする。例えば、画素の階調値範囲を０〜２５５とすれば、ｎは８となり、画素の階調値範囲を０〜５１１とすれば、ｎは９となる。本実施例では、ｎビット数値はｂ_ｎｂ_ｎ−１ｂ_ｎ−２…ｂ_１とされ、そのうちｂ_ｎは最上位ビット（ＭＳＢ）であり、ｂ_１は最下位ビット（ＬＳＢ）である。ｎ＝８とすれば、画素の階調値が０である場合、ｎビット数値は00000000となり、画素の階調値が１２８である場合、ｎビット数値は10000000となり、画素の階調値が２５５である場合、ｎビット数値は11111111となる。そして制御回路１１０は、このｎビット数値を印字ヘッド１２０に直列または並列方式で伝送する。

実際の応用では、ｎビット数値は、対象物１６０に印刷する画像データに基づいて制御回路１１０が生成したもの、または制御回路１１０が外部装置（コンピューターもしくはカメラなど）から受信したデータである。制御回路１１０は、サーマル印刷装置１００のマイクロプロセッサー、または上記機能を実現させる専用ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）である。

ステップ２２０において、印字ヘッド１２０はｎビット数値における各ビットｂ_ｉの有意性（bit significance）に基づき、該ビットｂ_ｉに対応する総印刷時間Ｔ_ｉを定める。ｎビット数値における各ビットの有意性は互いに異なっているため、それに対応する総印刷時間もまちまちである。例えば本実施例では、各ビットｂ_ｉに対応する総印刷時間Ｔ_ｉは、有意性のより低い隣接ビットｂ_ｉー１に対応する総印刷時間Ｔ_ｉ−１の２倍である。したがって、ビットｂ_２に対応する総印刷時間Ｔ_２はビットｂ_１に対応する総印刷時間Ｔ_１の２倍であり、ビットｂ_３に対応する総印刷時間Ｔ_３はビットｂ_２に対応する総印刷時間Ｔ_２の２倍であり、ビットｂ_４に対応する総印刷時間Ｔ_４はビットｂ_３に対応する総印刷時間Ｔ_３の２倍であり、以下も同然である。そのため、ｎビット数値の中の最上位ビットｂ_ｎに対応する総印刷時間Ｔ_ｎは、最下位ビットｂ_１に対応する総印刷時間Ｔ_１の２^ｎ−１倍である。

本実施例による印字ヘッド１２０は、ビットｂ_ｉに対応する総印刷時間Ｔ_ｉに基づき、該ビットｂ_ｉに対応する印刷時間Ｐ_ｉを定める。

ステップ２３０において、印字ヘッド１２０は各ビットｂ_ｉの値に基づいて後続の動作を決定する。詳しく言えば、ビットｂ_ｉが所定値であれば、印字ヘッド１２０はステップ２４０を実行し、そうでなければステップ２５０を実行する。本実施例は所定値を１とする。

ステップ２４０において、印字ヘッド１２０はビットｂ_ｉに対応する印刷時間（すなわち印刷時間Ｐ_ｉ）において、画素に対応する加熱素子を間欠的に駆動してインクリボン１５０を加熱し、リボン上のインクを対象物１６０の画素に対応する箇所に転写する。例えば、クロック信号（非表示）に基づいて印字ヘッド１２０の加熱素子を交互にイネーブル／ディセーブルすることで、上記のような間欠的駆動を実現させることが可能である。注意すべきは、印字ヘッド１２０が毎回加熱素子を駆動する時間長は同一または別々であり、いずれか２回の間の間隔時間は一定値とするか、または要求に応じて変更することができる。加熱素子を間欠的に駆動する理由は、加熱素子の連続駆動による過熱を防止するためである。詳しく言うと、加熱素子の温度は印字ヘッド１２０が加熱素子を駆動する時間と関係する。具体的には、印字ヘッド１２０が加熱素子を連続的に駆動する時間が１倍増えれば、加熱素子の温度は１倍以上あがる。それに鑑み、本発明は印字ヘッド１２０の加熱素子駆動を間欠的にし、加熱素子の加熱温度と印刷時間の直線性を向上させる。

一方、ビットｂ_ｉが０であれば、印字ヘッド１２０は、該ビットｂ_ｉに対応する印刷時間（すなわち印刷時間Ｐ_ｉ）においては、画素に対応する加熱素子を駆動しない（ステップ２５０参照）。

注意すべきは、前記ステップの順序は例示に過ぎず、この発明を限定するものではない。

したがって、サーマル印刷装置１００の出力階調値が２^ｎであれば、前記制御回路１１０と印字ヘッド１２０間の階調データはｎ回のみ伝送すればよい。その結果、低階調データの伝送に費やす時間は削減され、サーマル印刷装置１００の機能は向上される。

前記は、印字ヘッド１２０が各ビットｂ_ｉに対応する総印刷時間Ｔ_ｉに基づいて、該ビットｂ_ｉに対応する印刷時間Ｐ_ｉを定める方法を示しているが、本発明はそれに限らない。その代わりに、各ビットｂ_ｉに対応する総印刷時間Ｔ_ｉを複数の非連続的な印刷時間に分け、個別のビットに対応する印刷時間を交互配置（interleave）し、印字ヘッド１２０が加熱素子を駆動する時間を更に分散させることも可能である。

図３を参照する。図３はこの発明の実施例２によるサーマル印刷方法を表すフローチャート３００である。そのうちステップ３１０と３２０は、前記ステップ２１０と２２０と実質的に同一であるので、ここでその説明を省略とする。

ステップ３３０において、印字ヘッド１２０は、図４のタイミング図４００に示すように、各ビットｂ_ｉに対応する総印刷時間Ｔ_ｉを複数の非連続的な印刷時間に分ける。図４は個別のビットに対応する印刷時間を別々の網掛け模様で表示する。例えば縦縞はビットｂ_ｎに対応する印刷時間を示し、ドットはビットｂ_ｎ−１に対応する印刷時間を示し、横縞はビットｂ_ｎ−２に対応する印刷時間を示す。本実施例では、ビットｂ_ｉに対応する複数の印刷時間はすべて実質的に同一である。また別の実施例として、複数の印刷時間のうち少なくとも１つを、他の印刷時間と時間長を異にすることも可能である。言い換えれば、本発明は印刷時間につき一定の時間長を要求しない。実際、印字ヘッド１２０の各印刷時間の時間長を微調整して、所望どおりに熱補償を行うことも可能である。

ステップ３４０において、印字ヘッド１２０は各ビットｂ_ｉの値に基づいて後続の動作を決定する。詳しく言えば、ビットｂ_ｉが所定値であれば、印字ヘッド１２０はステップ３５０を実行し、そうでなければステップ３６０を実行する。本実施例は所定値を１とする。

ステップ３５０において、印字ヘッド１２０はビットｂ_ｉに対応する複数の印刷時間において、画素に対応する加熱素子を間欠的に駆動してインクリボン１５０を加熱し、リボン上のインクを対象物１６０の画素に対応する箇所に転写する。実施例１と同じように、クロック信号（非表示）に基づいて印字ヘッド１２０の加熱素子を交互にイネーブル／ディセーブルし、間欠的駆動を実現させることができる。

一方、ビットｂ_ｉが０であれば、印字ヘッド１２０は該ビットｂ_ｉに対応する複数の印刷時間においては、画素に対応する加熱素子を駆動しない（ステップ３６０参照）。

また、図４に示すように、個別のビットに対応する印刷時間を交互配置し、印字ヘッド１２０が加熱素子を駆動する時間を分散させることで、加熱素子の加熱温度と印刷時間間の直線性を更に向上させることもできる。或いは、同一のビットｂ_ｉに対応する複数の印刷時間の間に、長さ一定の空白時間を差し込むこともできる。空白時間においては印字ヘッド１２０は加熱素子を駆動しない。

実際の応用として、ビットｂ_ｉの有意性が一定程度に達する場合にのみ、該ビットｂ_ｉに対応する総印刷時間Ｔ_ｉを複数の印刷時間に分けることもできる。例えば、ビットｂ_ｉがｎビット数値におけるｍ個の最上位ビットの中のいずれかにあたるときにだけ、該ビットｂ_ｉに対応する総印刷時間Ｔ_ｉを複数の印刷時間に分けることができる。そのうちｍはｎより小さい。

前掲印刷方法は、印字ヘッド１２０の加熱素子での熱の累積と分布状態を改善するとともに、温度補償を改善して印刷品質を向上させることができる。のみならず、放熱の待ち時間を減らし、システム放熱に費やすコストを減少する（例えばファンや放熱フィンの数量を減らすかサイズを縮小する）効果がある。

注意すべきは、前記サーマル印刷装置１００の構造及び関連の印刷方法は、印刷機能を有するすべての電子装置、例えば複写機、写真プリンター、カードプリンターまたは事務機に適する。

以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。

本発明の利用する素子はいずれも当業者に周知されているもので、当然実施可能である。

この発明によるサーマル印刷装置を表す簡素化されたブロック図である。 この発明の実施例１によるサーマル印刷方法を表すフローチャートである。 この発明の実施例２によるサーマル印刷方法を表すフローチャートである。 図１に示す印字ヘッドにおいて、個別のビットに対応する印刷時間の交互配置を示すタイミング図である。

符号の説明

１００ サーマル印刷装置
１１０ 制御回路
１２０ サーマル印字ヘッド
１３０ インクリボン送出端
１４０ インクリボン回収端
１５０ インクリボン
１６０ 対象物

Claims (6)

1. サーマル印刷装置の印刷方法であって、
   ０から２^ｎ−１を範囲とする画素の階調値に対応するｎビット数値を提供し、
   ｎビット数値のうち目的ビットの有意性に基づき、該目的ビットに対応する総印刷時間を定め、
   目的ビットが所定値であれば、該目的ビットに対応する印刷時間において、加熱素子を間欠的に駆動してインクリボンを加熱するステップからなることを特徴とする印刷方法。
2. 前記印刷方法は更に、
   目的ビットに対応する総印刷時間を複数の非連続的な印刷時間に分けるステップを含むことを特徴とする請求項１記載の印刷方法。
3. 前記複数の印刷時間は、その他のビットに対応する印刷時間と交互配置されることを特徴とする請求項２記載の印刷方法。
4. サーマル印刷装置であって、
   ０から２^ｎ−１を範囲とする画素の階調値に対応するｎビット数値を提供する制御回路と、
   ｎビット数値のうち目的ビットの有意性に基づいて該目的ビットに対応する総印刷時間を定め、加熱素子を有するサーマル印字ヘッドとを含み、そのうち目的ビットが所定値であれば、サーマル印字ヘッドは、該目的ビットに対応する印刷時間において加熱素子を間欠的に駆動し、インクリボンを加熱することを特徴とする印刷装置。
5. 前記サーマル印字ヘッドは、目的ビットに対応する総印刷時間を複数の非連続的な印刷時間に分けることを特徴とする請求項４記載の印刷装置。
6. 前記複数の印刷時間は、その他のビットに対応する印刷時間と交互配置されることを特徴とする請求項５記載の印刷装置。

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