JP4373773B2

JP4373773B2 - 印刷装置

Info

Publication number: JP4373773B2
Application number: JP2003415352A
Authority: JP
Inventors: 真一庄子
Original assignee: Tohoku Ricoh Co Ltd
Current assignee: Tohoku Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP2005169936A

Description

本発明は、可逆性感熱記録媒体用印刷装置における、印字用サーマルヘッドへの印字制御信号発生装置に関する。

加熱温度の違いによる感熱体の透過率の変化を利用して画像の記録および消去を行う、可逆性感熱記録媒体用印刷装置においては、印刷装置のサーマルヘッドへの通電信号波形を一つの画素あたり複数のパルス信号波形に分解し、かつ印刷装置の設置された環境温度や媒体種類によってそのサーマルヘッドへの印加信号波形や媒体の搬送速度を変化させることにより、最適な消去品質、印字品質を得る装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、印字率の高い画像を連続印刷したり、消去ユニットにより可逆性感熱記録媒体へ伝えられた熱が、サーマルヘッドに蓄熱することにより、サーマルヘッド基板温度が大きく上昇することがある。この場合、印字の所望の濃度を得るための熱エネルギーよりも大きなエネルギーを可逆性記録媒体に対して印加することになり、そのために媒体が劣化をおこし、繰り返し印刷したときの画像品質の低下を引き起こす。この問題を解決するために、発熱体の表面温度を検出する手段を設ける提案がなされている（例えば、特許文献２参照。）。

そのような考慮をしても、１ライン中に複数のドットを同時に発色させる際には、電源回路による電圧降下やサーマルヘッド内部での配線抵抗損失による電圧降下が発生し、１ライン中の濃度のムラが大きくなり、同様の画像品質の劣化を引き起こす。さらに、同じ１ライン中においてもサーマルヘッド内部での配線抵抗損失による電圧降下は、発熱体の場所により異なり、このことも画像品質低下の要因となる。

特開２００１−２６１３２号公報（第４頁、第４図）特開平９−３０９２１９号公報（第３頁、第１図）

解決しようとする問題点は、連続印刷などにより、サーマルヘッド基板温度が大きく変化した場合や１ラインの同時発色ドット数が変化した場合においても、所望の印字濃度を維持しつつ、可逆性感熱記録媒体に対して劣化を引き起こすことなく繰り返し印刷および消去を行うことである。

請求項１に記載の発明では、加熱温度の違いにより発色状態および消色状態を可逆的に変化させることができる可逆性感熱記録媒体と、複数の発熱素子を基板上に設けた発色用のサーマルヘッドと、前記複数の発熱素子に個別に通電信号波形を与えるサーマルヘッド制御回路と、前記基板の温度を検知する少なくとも１個の検知センサとを有する印刷装置において、前記制御回路は１ライン印字期間中における前記通電信号波形を連続通電期間と間欠通電期間とに切換可能であり、前記検知センサが検知した前記基板の温度の増加に対応して前記連続通電期間を減少させ、前記間欠通電期間は逆に増加させることによって印字濃度を一定に保つことを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、加熱温度の違いにより発色状態および消色状態を可逆的に変化させることができる可逆性感熱記録媒体と、所定数の発熱素子を１つのブロックとして複数のブロックを基板上に設けた発色用のサーマルヘッドと、前記複数の発熱素子に個別に通電信号波形を与えるサーマルヘッド制御回路と、前記ブロック毎に発熱信号を与える発熱素子の数を計数する計数装置とを有する印刷装置であって、前記制御回路は１ライン印字期間中における前記通電信号波形を連続通電期間と間欠通電期間とに切換可能であり、前記ブロック毎に、前記計数装置の計数値の増加に対応して前記連続通電期間を増加させ、前記間欠通電期間は所定の値のまま変化させないことによって印字濃度を一定に保つことを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、加熱温度の違いにより発色状態および消色状態を可逆的に変化させることができる可逆性感熱記録媒体と、所定数の発熱素子を１つのブロックとして複数のブロックを基板上に設けた発色用のサーマルヘッドと、前記ブロックの１つまたは所定数を組として１組に１個ずつ配置され前記基板の温度を前記組毎に検知する検知センサと、前記複数の発熱素子に個別に通電信号波形を与えるサーマルヘッド制御回路とを有する印刷装置であって、前記制御回路は１ライン印字期間中における前記通電信号波形を連続通電期間と間欠通電期間とに切換可能であり、前記検知センサによって検知された前記基板温度の増加に応じて前記ブロック毎に、前記連続通電期間を減少させ、前記間欠通電期間は逆に増加させることによって印字濃度を一定に保つことを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３の何れか１つに記載印刷装置において、前記連続通電期間と前記間欠通電期間との和が、前記１ライン印字期間に対して常に８０％以上の比率になるよう制御することを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４の何れか１つに記載の印刷装置において、前記間欠通電期間は前記連続通電期間のあとに与えることを特徴とする。

本発明によれば、サーマルヘッド基板温度が上昇した場合においても、サーマルヘッドから可逆性感熱記録媒体へ加えられる熱エネルギーが、同じ発色濃度になるように、全体、あるいは発熱体のブロック単位で、適切に調節でき、かつ１ライン中、もしくは角ブロック中の同時発色ドット数に応じて、サーマルヘッドから可逆性感熱記録媒体へ加えられる熱エネルギーが、同じ発色濃度になるように適切に調節できるために、印字品質を良好に保持しながら、可逆性感熱記録媒体の書き換え可能回数を大幅に増大させることができる。

図１は本発明の記録方法において用いられる印刷装置を示す図である。
同図において符号１はヒータ加圧ローラ、２はヒートローラ、３はサーマルヘッド、４は温度検知センサとしてのサーミスタ、５はプラテンローラ、６は冷却加圧ローラ、７は冷却ローラ、Ｓは可逆性感熱記録媒体をそれぞれ示す。
可逆性感熱記録媒体Ｓは、矢印Ａの方向に挿入され、最初ヒータ加圧ローラ１、画像を消去するためのヒートローラ２の間を加熱されながら搬送され、既に可逆性感熱記録媒体Ｓへ書き込まれている画像の消去が行われる。次に、可逆性感熱記録媒体Ｓへ画像を書き込むためのサーマルヘッド３と、可逆性感熱記録媒体Ｓをサーマルヘッド３へ押し付けるためのプラテンローラ５の間を通り、さらに、可逆性感熱記録媒体Ｓは冷却ローラ７と冷却加圧ローラ６の間を、冷却されながら搬送される。サーマルヘッド３には、セラミック基板温度を検知するためのサーミスタ４が取り付けられている。
サーマルヘッド３は次図に示すように、ライン状に配置されているので、可逆性感熱記録媒体Ｓの幅方向は、サーマルヘッド３への通電毎に１ライン分の印字が行われる。可逆性感熱記録媒体Ｓは搬送に伴って次々とライン印字が行われ、完成された画像となる。１つのラインの印字開始から、次のラインの印字開始までの期間を１ライン印字期間と呼ぶ。

図２はサーマルヘッドを示す模式図である
同図において符号１２は発熱体を示す。
サーマルヘッド発熱体１２は、１ラインがブロック１〜Ｎの複数のブロックに分けられており、それぞれ独立に電流を流すことができる。多数の発熱素子に同時に通電を行うと、制御回路に流れる電流が大きくなり、回路配線における電圧降下など好ましくない現象が生ずるので、このように、ブロック単位に分け、１ライン印字期間内でブロック毎に通電時間に遅れを与えて、同時に流れる電流が大きくなるのを防いでいる。同一ブロック内では、通電すべき発熱素子がいくつあっても、それらには同時に通電を行う。
温度検知のためのサーミスタ４は、ほぼ中央部に設けた１個だけでも検出は可能であるが、よりきめの細かい制御をするためには、例えば２個、あるいは３個など所定数を１組として各組毎に１個ずつ配置しておくと良い。コストの面で許されれば、すべてのブロックに１個ずつ、サーミスタ４を設ければ、より細かい制御をすることができる。これは、前記所定数を１個とした場合に相当し、１個で１組を構成した場合仁尾なる。

図３は本発明で用いられる印刷装置の回路構成図である。
同図において符号８はＣＰＵ、９はメモリ、１０はサーマルヘッド制御回路、１１はアナログ・デジタルコンバータ（Ａ／ＤＣ）をそれぞれ示す。
ＣＰＵ８はサーミスタ４における電圧をＡ／ＤＣ１１を介して読み込み、その値を温度に変換し、サーマルヘッド基板温度として認知する。サーマルヘッド制御回路１０において、ＣＰＵ８から送られた印刷画像情報をもとに、１ライン印字期間中のサーマルヘッド発熱体１２の各ブロックの同時発色ドット数を計算する。ＣＰＵ８は、認知したサーマルヘッド基板温度をもとに、あらかじめメモリ９に格納されている、各サーマルヘッド基板温度、およびサーマルヘッド発熱体各ブロックの同時発色ドット数に対応した、サーマルヘッドへの通電信号波形データをサーマルヘッド制御回路１０に出力する。サーマルヘッド制御回路１０は、１ライン印字周期に同期して、画像データおよびサーマルヘッド発熱体１２の各ブロックの同時発色ドット数に対応したサーマルヘッド各ブロックへの通電信号波形をサーマルヘッド３へ出力する。

図４はサーマルヘッドへの通電信号波形を示す図である。同図（ａ）はサーマルヘッドの１発熱体素子の温度変化、同図（ｂ）は同発熱体素子への通電信号波形をそれぞれ示す図である。
発色させるべき画素に対応する発熱素子（以下、混乱のおそれがないときは単にサーマルヘッドという）に対して、サーマルヘッド制御回路１０により生成される通電信号波形は、１ライン印字期間において、連続通電期間と間欠通電期間に切り換えて印加される。ここで、連続通電期間とは、サーマルヘッドに連続して電流が通電される期間であり、間欠通電期間とは、サーマルヘッドに対してある周期でＯＮ／ＯＦＦが繰り返された電流が通電されるときの最初のＯＮから最後のＯＦＦまでの期間である。例えば、印刷解像度が３００ｄｐｉ、印刷線速が５０ｍｍ／ｓの印刷装置においては、１ライン印字期間は１６９３μｓである。連続通電期間と間欠通電期間の合計は、この１ライン印字期間の値以下（すなわち１００％以下）となるようにしなければならない。
可逆性感熱記録媒体Ｓを発色させるには、その媒体に固有の特定の温度以上に加熱することが必要である。常にほぼ一定の所望の印字濃度を得るためには、媒体の発色すべき画素位置を印字毎に所定の温度に上昇させる必要がある。しかし、必要以上に加熱するとサーマルヘッド自身や、媒体の劣化を招く。
ヘッドの発熱体の温度上昇は、連続通電期間に比べて、間欠通電期間のほうが緩やかになる。したがって、始めに連続通電期間を設け、ある程度の温度上昇が得られたところで間欠通電期間に切り換えるのが良い。
発色させる必要のない画素に対応する発熱素子に対しては、基本的には通電を行わない。ただし、発色させない画素に対して、積極的に消色信号を与える構成の場合は、媒体温度が消色に対応する温度になるよう、発熱素子に通電することもできる。

図５はサーマルヘッド基板温度の変化に対し印字濃度を一定に保つための方法を示す図である。同図（ａ）は連続通電期間のみを制御する方法、同図（ｂ）は連続通電期間および間欠通電期間の双方を制御する方法をそれぞれ示す図である。
サーマルヘッドへの通電期間は、同図（ａ）のようにサーマルヘッド基板温度が変化した場合に、可逆性感熱記録媒体の印字濃度が一定となるように、サーマルヘッド基板温度の上昇に対応し連続通電時間を減少させ、かつ、間欠通電期間は当初設定した値のまま一定とする方法、もしくは同図（ｂ）のようにサーマルヘッド基板温度が変化した場合に、可逆性感熱記録媒体の印字濃度が一定となるように、サーマルヘッド基板温度の上昇に対応し連続通電期間を減少させ、かつ、間欠通電期間を増大させる方法がある。
サーマルヘッド基板温度の下降に対しては、当然のことながら上記とは逆に、連続通電期間を増加させる制御になることは言うまでもない。
また、連続通電期間と間欠通電期間の合計は、同図に示すように、すべてのサーマルヘッド基板温度において、１ライン印字期間の８０％以上であることが望ましい。
これらの方法を用いてサーマルヘッドへの通電を行うことにより、サーマルヘッド温度が変化した場合においても、発色濃度が一定になるようにすることができる。

図６はサーマルヘッドの１ブロック中の同時発色ドット数の変化に対し印字濃度を一定に保つための方法を示す図である。同図（ａ）は連続通電期間のみを制御する方法、同図（ｂ）は連続通電期間および間欠通電期間の双方を制御する方法をそれぞれ示す図である。
サーマルヘッドへの通電時間は、同図（ａ）のようにサーマルヘッドの１ブロック中の同時発色ドット数が変化した場合に、可逆性感熱記録媒体の印字濃度が一定となるように、サーマルヘッドの１ブロック中の同時発色ドット数の増加に対応し連続通電期間を増加させ、かつ間欠通電期間は一定とする方法、もしくは同図（ｂ）のようにサーマルヘッドの１ブロック中の同時発色ドット数が変化した場合に、可逆性感熱記録媒体の印字濃度が一定となるように、サーマルヘッドの１ブロック中の同時発色ドット数の増加に対応し連続通電期間を増加させ、かつ間欠通電期間を減少させる方法がある。
ブロック単位の同時発色ドット数の計数装置は、図３のＣＰＵ８の中に組み込まれている。場合によってはＣＰＵ８に組み込まれるプログラム中に、その機能がソフトウェア的に組み込まれていても良い。
また、連続通電期間と間欠通電期間の合計は、図６に示すように、すべてのサーマルヘッド基板温度において、１ライン印字期間の８０％以上であることが望ましい。
これらの方法を用いてサーマルヘッドへ通電を行うことにより、サーマルヘッドの１ブロック中の同時発色ドット数が変化して、配線抵抗による電圧降下量が変化した場合においても、発色濃度が一定になるようにすることができる。

図７はサーマルヘッド基板の位置による温度の違いに対し印字濃度を一定に保つための方法を示す図である。同図（ａ）はサーマルヘッド発熱体の位置による基板温度の分布の例、同図（ｂ）は連続通電期間のみを制御する方法、同図（ｃ）は連続通電期間および間欠通電期間の双方を制御する方法をそれぞれ示す図である。
サーマルヘッド基板の位置による温度が同図（ａ）に示すように部分的に高いところや低いところが生ずる場合がある。このような場合に備えて、基板温度検知用のサーミスタをブロック毎にほぼ中央に１つずつ配置しておく。検知される温度は、同図において黒丸で示すように、それぞれのブロックのほぼ中央部付近の温度になる。
図５を用いて説明した方法で、基板温度から通電期間を算出することにより、ブロック単位で発色濃度をほぼ一定に保つことができる。図５に示した２種類の方法に対応して、サーマルヘッドへの通電期間は、図７（ｂ）のように、サーマルヘッド発熱体ブロックごとに、可逆性感熱記録媒体の印字濃度が一定となるように、基板温度の変化に対応して連続通電期間を変化させ、かつ間欠通電期間は一定とする方法、もしくは図７（ｃ）のようにサーマルヘッド発熱体ブロックごとに、可逆性感熱記録媒体の印字濃度が一定となるように、基板温度の変化に対応して連続通電期間と間欠通電期間の和をほぼ一定に保つように変化させる方法がある。
また、連続通電期間と間欠通電期間の合計は、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、すべてのサーマルヘッド発熱体ブロックにおいて、１ライン印字期間の８０％以上であることが望ましい。
これらの方法によりサーマルヘッドへ通電を行うことにより、サーマルヘッド発熱体ブロックごとの基板温度が違う場合においても、発色濃度が一定になるようにすることができる。

図８は本発明による可逆性感熱記録媒体の繰り返し耐久性への効果を示す図である。
同図において符号Ａは従来技術による消色残留濃度曲線、Ｂは本発明における連続通電期間のみを制御して一定印字濃度を得る方法を適用した場合の消色残留濃度曲線、Ｃは本発明における連続通電期間と間間欠通電期間の双方を制御して一定印字濃度を得る方法を適用した場合の消色残留濃度曲線をそれぞれ示す。
同図は同一の可逆性感熱記録媒体に対して、同じ箇所へ黒画像の印刷・消去を繰り返した場合の、可逆性感熱記録媒体の消去残留濃度の変化を示す。この消去残留濃度が耐久性限界値を超えたときの印字・消去繰り返し回数を、この可逆性感熱記録媒体の書き換え可能回数とすることができる。従来技術の場合の曲線Ａは、サーマルヘッド基板温度および１ラインの同時発色ドット数が変化しても、サーマルヘッドへの連続通電期間および間欠通電期間を変化させない場合の結果である。この場合、サーマルヘッドへの基板温度が連続印刷に伴い上昇し、可逆性感熱記録媒体への印刷のための熱エネルギーが過剰になるため、書き換え可能回数は小さな値となる。曲線Ｂは本発明を適用した場合であり、図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）のようにサーマルヘッド通電期間のみを変化させた場合である。これにより、従来技術に比べて可逆性感熱記録媒体の書き換え可能回数を約４倍増大させることが可能である。
さらに、曲線Ｃは本発明を適用し、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）のようにサーマルヘッド基板温度に対して、サーマルヘッド通電期間を変化させ、かつサーマルヘッドへの連続通電期間と間欠通電期間の合計を、１ライン印字期間の８０％以上とした場合の結果である。これにより、従来技術に比べて可逆性感熱記録媒体の書き換え可能回数を約１０倍増大させることができる。

本発明の記録方法において用いられる印刷装置を示す図である。サーマルヘッドを示す模式図である。本発明で用いられる印刷装置の回路構成図である。サーマルヘッドへの通電信号波形を示す図である。サーマルヘッド基板温度の変化に対し印字濃度を一定に保つための方法を示す図である。（実施例１）サーマルヘッドの１ブロック中の同時発色ドット数の変化に対し印字濃度を一定に保つための方法を示す図である。サーマルヘッド基板の位置による温度の違いに対し印字濃度を一定に保つための方法を示す図である。本発明による可逆性感熱記録媒体の繰り返し耐久性への効果を示す図である。

符号の説明

３サーマルヘッド
４サーミスタ
１０サーマルヘッド制御回路
１２サーマルヘッド発熱体
Ｓ可逆性感熱記録媒体

Claims

加熱温度の違いにより発色状態および消色状態を可逆的に変化させることができる可逆性感熱記録媒体と、複数の発熱素子を基板上に設けた発色用のサーマルヘッドと、前記複数の発熱素子に個別に通電信号波形を与えるサーマルヘッド制御回路と、前記基板の温度を検知する少なくとも１個の検知センサとを有する印刷装置において、
前記制御回路は１ライン印字期間中における前記通電信号波形を連続通電期間と間欠通電期間とに切換可能であり、前記検知センサが検知した前記基板の温度の増加に対応して前記連続通電期間を減少させ、前記間欠通電期間は逆に増加させることによって印字濃度を一定に保つことを特徴とする印刷装置。
加熱温度の違いにより発色状態および消色状態を可逆的に変化させることができる可逆性感熱記録媒体と、所定数の発熱素子を１つのブロックとして複数のブロックを基板上に設けた発色用のサーマルヘッドと、前記複数の発熱素子に個別に通電信号波形を与えるサーマルヘッド制御回路と、前記ブロック毎に発熱信号を与える発熱素子の数を計数する計数装置とを有する印刷装置であって、
前記制御回路は１ライン印字期間中における前記通電信号波形を連続通電期間と間欠通電期間とに切換可能であり、前記ブロック毎に、前記計数装置の計数値の増加に対応して前記連続通電期間を増加させ、前記間欠通電期間は所定の値のまま変化させないことによって印字濃度を一定に保つことを特徴とする印刷装置。
加熱温度の違いにより発色状態および消色状態を可逆的に変化させることができる可逆性感熱記録媒体と、所定数の発熱素子を１つのブロックとして複数のブロックを基板上に設けた発色用のサーマルヘッドと、前記ブロックの１つまたは所定数を組として１組に１個ずつ配置され前記基板の温度を前記組毎に検知する検知センサと、前記複数の発熱素子に個別に通電信号波形を与えるサーマルヘッド制御回路とを有する印刷装置であって、
前記制御回路は１ライン印字期間中における前記通電信号波形を連続通電期間と間欠通電期間とに切換可能であり、前記検知センサによって検知された前記基板温度の増加に応じて前記ブロック毎に、前記連続通電期間を減少させ、前記間欠通電期間は逆に増加させることによって印字濃度を一定に保つことを特徴とする印刷装置。
請求項１ないし３の何れか１つに記載の印刷装置において、
前記連続通電期間と前記間欠通電期間との和が、前記１ライン印字期間に対して常に８０％以上の比率になるよう制御することを特徴とする印刷装置。
請求項１ないし４の何れか１つに記載の印刷装置において、
前記間欠通電期間は前記連続通電期間のあとに与えることを特徴とする印刷装置。