(57)【要約】【課題】本発明はサーマルプリンタ等の画像形成装置に係り、特に高速印刷に必要な動作周波数の高い印刷制御回路を実現することを可能とする画像形成装置を提供するものである。【解決手段】計数積算回路１１−１は比較回路５ａ、５ｂ、・・・から出力されるヘッドデータＤｎ（０）〜Ｄｎ（Ｓ／２−１）に含まれるデータ“１”を、システムクロックに同期して計数すると共に、順次積算し、一方計数積算回路１１−２は比較回路５ａ、５ｂ、・・・から出力されるヘッドデータＤｎ（Ｓ／２−１）〜Ｄｎ（Ｓ−１）に含まれるデータ“１”を、システムクロックに同期して計数すると共に、順次積算する。このようにして両計数積算回路１１−１及び１１−２によって積算された積算値は加算回路１２によって加算され、対応するストローブ信号の時間情報がＲＡＭ１３から読み出され、ストローブ制御回路１６から対応する長さのストローブ信号としてサーマルヘッドに出力される。【選択図】  図１
2004167704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷データに基づいて印字ヘッドの発熱素子に印刷情報を送信し、記録紙への印刷処理を行う画像形成装置であって、
前記印刷データに含まれる階調情報を検出し、前記発熱素子に送信する送信手段と、
該階調情報の中で前記発熱素子を駆動する回数をシステムクロック毎に計数する複数の計数手段と、
該複数の計数手段の計数結果を加算する加算手段と、
該加算手段の加算結果に基づいて決定された前記発熱素子を駆動するストローブ信号を前記発熱素子に出力するストローブ信号出力手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記送信手段は、前記印刷データに含まれる階調数をカウントする計数手段を有し、該計数手段と前記印刷データに含まれる階調数を比較することによって前記発熱素子への印刷情報を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の計数手段と前記加算手段が行う演算処理は以下の計算式に基づいて行われることを特徴とする請求項１、又は２記載の画像形成装置。
【数１】
2004167704.tif 000006
【請求項４】
前記画像形成装置は、自動写真販売機に配設されることを特徴とする請求項１、２、又は３記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動写真販売機等に使用されるサーマルプリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタルカメラ用のプリンタ装置の開発が盛んに行われ、ディジタルカメラの性能向上に伴い、これらのプリンタ装置の高画質化、高速印刷化も急速に進んでいる。一般に、ディジタルカメラ用のプリンタ装置は所謂サーマルヘッドを用いたサーマルプリンタで構成されている。
【０００３】
サーマルプリンタは、複数の発熱抵抗体に同時に電圧を印加し、抵抗加熱により発生する熱を利用して印刷を行う構成である。特に、ディジタルカメラによる撮像画像は階調データであり、階調値に合わせて個々の発熱抵抗体への通電時間を調整し、発熱量を最適に制御している。
【０００４】
発熱抵抗体の通電制御は、サーマルヘッドに送るデータによって行われ、例えばデータ“１”が供給されると発熱抵抗体に通電され、データ“０”が供給される発熱抵抗体が非通電となる。サーマルヘッドには多数の発熱抵抗体が配設されており、通電される発熱抵抗体の数が増加すると発熱抵抗体全体として合成抵抗が小さくなり、サーマルヘッドに配設されたコモン抵抗における電圧降下の影響が大きくなる。この為、同時に通電される発熱抵抗体の数によって印字濃度が変化する。
【０００５】
この問題に対し、従来以下の方法によって調整を図っている。すなわち、“１”のデータ（印字データ）が含まれる数によって通電時間を調整し、印字濃度が一定になるよう制御している。図５はこの制御を説明する回路ブロック図であり、図６はその動作を説明するタイムチャートである。尚、この例は４階調印刷のプリンタ装置の例であり、発熱抵抗体「０」〜「７」の印刷データを２ビットとし、各発熱抵抗体には順に“３”、“２”、“１”、“３”、“３”、“２”、“２”、“０”の階調データ（印刷データ）が供給されるものとする。
【０００６】
また、システムクロックはシステム全体に供給されるクロックであり、ストローブ信号はハイレベルである時のみ、データ“１”の発熱抵抗体に通電が行われる。また、ラッチパルスはハイレベル（“１”）の時、シフトレジスタに供給されたデータをラッチ回路に取り込む。
【０００７】
計数積算回路１は、システムクロックの立ち上がりのタイミングでデータ“１”の数を計数し、次のシステムクロックの立ち上がりのタイミングでその計数結果を各階調毎に積算する。また、この積算値はＲＡＭ２に送られ、アドレスとしＲＡＭ２のデータを検索する。ＲＡＭ２には積算値に対応してストローブ信号を“１”に設定する時間情報が登録され、ＲＡＭ２の出力はラッチ３を介してストローブ制御回路４に出力され、対応する長さのストローブ信号をサーマルヘッドに出力する。
【０００８】
一方、比較回路５ａ及び５ｂは階調カウンタの値をディクリメントしつつ、印刷データ０、及び印刷データ１において、各発熱抵抗体の印刷データと階調カウンタの値を比較する。この例では比較回路５ａは印刷データ０について階調カウンタの値との比較を行い、比較回路５ｂは印刷データ１について階調カウンタの値との比較を行う。また、印刷データ１は発熱抵抗体「０」、発熱抵抗体「１」、発熱抵抗体「２」、発熱抵抗体「３」を駆動するデータであり、印刷データ２は発熱抵抗体「４」、発熱抵抗体「５」、発熱抵抗体「６」、発熱抵抗体「７」を駆動するデータである。
【０００９】
図６のタイムチャートに示すように、比較回路５ａは印刷データ＞階調カウンタの関係が成り立つ時、データ“１”を次のシステムクロックの立ち上がりのタイミングで取り込み、ＤＦＦ（フリップフロップ）６ａに出力する。また、比較回路５ｂも印刷データ＞階調カウンタの関係が成り立つ時、データ“１”を次のシステムクロックの立ち上がりのタイミングで取り込み、ＤＦＦ（フリップフロップ）６ｂに出力する。尚、上記関係が成り立たない時、データ“０”がＤＦＦ（フリップフロップ）７、８に取り込まれる。
【００１０】
計数積算回路１は上記ＤＦＦ７、８に取り込まれたデータの中でデータ“１”の数を計数し、次のシステムクロックの立ち上がりのタイミングで計数結果を各階調毎に積算する。
例えば、図６に示す例によれば、印刷データ０は“３”、“２”、“１”、“３”のデータであり、最初のデータ“３”は階調カウンタが“２”である時、印刷データ＞階調カウンタの関係にあり、ヘッドデータは“１”となる（同図に示す▲１▼）。一方、印刷データ０の次のデータは“２”であり、階調カウンタが“２”であるので、印刷データ＞階調カウンタの関係は成り立たず、ヘッドデータは“０”となる（同図に示す▲２▼）。さらに、次のデータは“１”であり、同様にヘッドデータは“０”となるが、次のデータは“３”であるので、印刷データ＞階調カウンタの関係が成立し、ヘッドデータは“１”となる（同図に示す▲３▼）。
【００１１】
一方、印刷データ１については、“３”、“２”、“２”、“０”のデータであり、最初のデータ“３”は上記と同様、印刷データ＞階調カウンタの関係にあり、ヘッドデータは“１”となるが（同図に示す▲４▼）、以後“２”、“２”、“０”のデータであり、ヘッドデータは“０”となる（同図に示す▲５▼）。
【００１２】
上記印刷データ０及び印刷データ１はヘッドクロックが出力されるタイミングで４ビットシフトレジスタ７ａ及び７ｂに取り込まれ（同図に示す▲６▼）、ラッチパルスの出力によってラッチされ（同図に示す▲７▼）、不図示の発熱抵抗体によって記録紙に印字される。
【００１３】
次に、階調カウンタが“１”をカウントすると（同図に示す▲８▼）、同様の処理を行い新たなヘッドデータ“１”、“１”、“０”、“１”を４ビットシフトレジスタ７ａに出力し（同図に示す▲８▼’）、新たなヘッドデータ“１”、“１”、“１”、“０”を４ビットシフトレジスタ７ｂに出力する（同図に示す▲８▼”）。
【００１４】
さらに、階調カウンタが“０”をカウントすると（同図に示す▲９▼）、同様の処理を行い新たなヘッドデータ“１”、“１”、“１”、“１”を４ビットシフトレジスタ７ａに出力し（同図に示す▲９▼’）、新たなヘッドデータ“１”、“１”、“１”、“０”を４ビットシフトレジスタ７ｂに出力する（同図に示す▲９▼”）。
【００１５】
またこの間、計数積算回路１は４ビットシフトレジスタ７ａ及び７ｂに出力されるヘッドデータ“１”を計数し、積算する。尚、この積算値は同図にａとして示しており、ＲＡＭ２から対応する出力ｂがラッチ３を介してストローブ制御回路４に供給される。ストローブ制御回路４はストローブカウンタを有し、対応する時間ストローブ信号ｄをサーマルヘッドに出力する。
【００１６】
一方、同じように印字ドット数によって印字制御を行う発明として、ドット計数部により次回印字予定のデータに存在するドット数を計算し、電圧変化量テーブルを基に電圧の降下量あるいは電圧復帰量を予測する発明がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１７】
【特許文献１】特開平７−３０４２０３号公報（段落番号００１３−００２２）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシステムでは以下の問題がある。すなわち、ディジタルカメラ用のサーマルプリンタでは発熱抵抗体の数は１，０００〜２，０００程度であり、これに伴ってシフトレジスタの数も数十個程度使用されている。
【００１９】
ここで、使用されるシフトレジスタの数をＳ、シフトレジスタ１個当たりのビット数をＮ、ある１階調の印刷におけるｓ番目のシフトレジスタへのｎビット目の印刷データの値をＤｎ（ｓ）（但し、Ｄｎ（ｓ）は“０”又は“１”）とすると、図６に示すブロック構成で示すことができる。
【００２０】
尚、図７は前述の図５に示す回路を、より実際のサーマルヘッドを駆動する為の回路に置き換えた回路であり、比較回路を５ａ、５ｂ、５ｃ、・・・で示し、ＤＦＦを６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・で示し、シフトレジスタを７ａ、７ｂ、７ｃ、・・・で示す。
【００２１】
ここで、計数積算回路１に着目すると、従来の計数積算回路１ではシステムクロックの立ち上がりのタイミングで全てのシフトレジスタへの印刷データＤｎ（ｓ）の和を計算し、これをｎ回繰り返して積算する。つまり、次式で表すことができる。
【００２２】
【数２】
2004167704.tif 000003
【００２３】
上記（１）式から分かるように、括弧内の演算量、つまりｓに関する和の演算量はＳの値に比例して増加することになる。上記（１）式を回路で実現する場合、前述の図６のタイムチャートに示すように、ｓに関する和の部分の演算は、システムクロックの１クロック以内で完了させる必要がある。
【００２４】
一方、高速印刷を行う為には、その印刷制御回路の動作周波数の向上が必須である。そして、この動作周波数の向上にはＳの値が小さい方が望ましい。ところが、サーマルプリンタの高画質化、高速印刷化を実現する為の手段として、サーマルヘッドの高解像度化、幅広サーマルヘッドの採用、シフトレジスタの搭載数の増加が主流である。これらの手法は、何れもＳの値を従来より大きくするものである。したがって、前述の（１）式のｓに関する和の部分の演算量を増大させることになり、高速印刷の為に必要な動作周波数の高い印刷制御回路の実現を困難にしている。
【００２５】
そこで、本発明は高速印刷に必要な動作周波数の高い印刷制御回路を実現することを可能とする画像形成装置を提供するものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、請求項１記載の発明によれば、印刷データに基づいて印字ヘッドの発熱素子に印刷情報を送信し、記録紙への印刷処理を行う画像形成装置であって、前記印刷データに含まれる階調情報を検出し、前記発熱素子に送信する送信手段と、該階調情報の中で前記発熱素子を駆動する回数をシステムクロック毎に計数する複数の計数手段と、該複数の計数手段の計数結果を加算する加算手段と、該加算手段の加算結果に基づいて決定された前記発熱素子を駆動するストローブ信号を前記発熱素子に出力するストローブ信号出力手段とを有する画像形成装置を提供することによって達成できる。
【００２７】
ここで、上記複数の計数手段は、上記発熱素子を駆動する回数を計数する手段であり、システムクロック毎に計算を行い積算する。例えば、ｎ回のシステムクロックを使用する場合、ｎ回の積算処理を行う。
加算手段は上記複数の計数手段の積算結果を加算し、ストローブ信号を出力する際の出力時間の設定に利用する。
【００２８】
このように構成することにより、前記発熱素子を駆動する回数の計算を複数の計数手段に分けて行うことができ、処理速度を向上することができる。また、計数手段は少なくとも第１、第２の計数手段で構成され、更に多くの計数手段を配設する構成としてもよい。
【００２９】
請求項２の記載は、前記請求項１記載の発明において、前記送信手段は、前記印刷データに含まれる階調数をカウントする計数手段を有し、該計数手段と前記印刷データに含まれる階調数を比較することによって前記発熱素子への印刷情報を設定する構成である。
【００３０】
このように構成することにより、より正確に印刷データに含まれる階調数を知ることができ、確実の印字率を知りストローブ信号の生成を行うことができる。請求項３の記載は、前記請求項１、又は２の記載において、前記複数の計数手段と前記加算手段が行う演算処理は以下の計算式に基づいて行われる。
【００３１】
【数３】
2004167704.tif 000004
【００３２】
ここで、上記Ｓは所定数の発熱素子毎にデータを記録する、例えばシフトレジスタの数であり、上記計数手段の数Ｃで割り算した値をＫとして上記計算を行う。また、印刷データＤｎ（ｓ）はシフトレジスタに出力するデータである。
例えば、計数手段の数Ｃが“２”であればＫはＳ／２となり、シフトレジスタに供給される印字数の数を前記複数の計数手段によって半分づつ計数することになる。
【００３３】
請求項４の記載は、前記請求項１、２、又は３の記載において、前記画像形成装置は、例えば自動写真販売機に配設される。
このように構成することにより、例えば街角に設置された有料の自動写真販売機に本発明の画像形成装置を配設し、より高速で印刷された写真画像を販売することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置において、図面を参照しながら実施形態を詳述する。
先ず、本発明の基本的な考え方を説明する。前述の（１）式は以下のように展開することができる。すなわち、
【００３５】
【数４】
2004167704.tif 000005
【００３６】
次に、上記（２）式をそれぞれの項毎に検討すると、括弧内の演算式、つまりｓに関する和の演算量がＫ＝Ｓ／Ｃに比例することが分かる。つまり、Ｓの値による影響が（１）式の場合より小さくなる。したがって、上記（２）式に基づいて回路を構築することによって計数積算回路の高速動作が可能になる。本実施形態は、この（２）式に基づいて計数積算回路を構成した印刷装置である。以下、具体的に説明する。
【００３７】
図１は上記（２）式を回路化したブロック図である。尚、（２）式において、計数手段（計数積算回路）の数Ｃ＝２とした場合の例であり、図２はこの場合の印刷データの生成タイミングを示している。尚、図１及び図２において、システムクロックはシステム全体に供給されるクロックであり、階調カウンタは階調印刷制御の為のカウンタであり、印刷データＤｎ（ｓ）はシフトレジスタ「０」〜シフトレジスタ「Ｓ−１」へのデータ、ヘッドクロックはシフトレジスタ「０」〜シフトレジスタ「Ｓ−１」へのクロック信号である。
【００３８】
１１−１及び１１−２は、本例の計数積算回路（複数の計数手段）であり、比較回路５ａ、５ｂ、・・・から出力されるデータを計数する。例えば、計数積算回路１１−１（第１の計数手段）は比較回路５ａ、５ｂ、・・・の前半１／２の出力（ヘッドデータ）に含まれる“１”の数を計数し、計数積算回路１１−２（第２の計数手段）は比較回路５ａ、５ｂ、・・・の後半１／２の出力（ヘッドデータ）に含まれる“１”の数を計数する。また、上記計数はシステムクロック毎に実行され、該クロック毎に積算される。
【００３９】
加算回路１２は上記計数積算回路１１−１、及び１１−２で計数し、積算したデータを加算する回路であり、加算回路１２で加算したデータはＤＦＦ１３に出力される。尚、ＤＦＦ１３以降の回路構成については前述の図４に示す回路と同様であり、ＲＡＭ１４、ラッチ１５、ストローブ制御回路１６で構成され、加算回路１２から出力された積算値はＲＡＭ１４に供給され、アドレスとしてＲＡＭ１４に供給され、ＲＡＭ１４から対応するデータを検索する。
【００４０】
ＲＡＭ１４には前述と同様、積算値に対応してストローブ信号を“１”に設定する時間情報が登録され、ＲＡＭ１４の出力はラッチ１５を介してストローブ制御回路１６に出力され、対応する長さのストローブ信号をサーマルヘッドに供給する。
【００４１】
一方、図１に示す比較回路５ａ、５ｂ、・・・、ＤＦＦ６ａ、６ｂ、・・・、Ｎビットシフトレジスタ８ａ、８ｂ、・・・は、前述の図６に示す構成と同様であり、比較回路５ａ、５ｂ、・・・によって印刷データ＞階調カウンタの条件が比較され、上記条件に適合するデータがＤＦＦ６ａ、６ｂ、・・・を介してＮビットシフトレジスタ８ａ、８ｂ、・・・に出力される。Ｎビットシフトレジスタ８ａ、８ｂ、・・・に出力されたデータは、発熱抵抗体が配設されたサーマルヘッドによって印字される。
【００４２】
尚、図２はサーマルヘッドの構成を示す図であり、上記Ｎビットシフトレジスタ８ａ、８ｂを含み、ラッチ回路１７ａ、１７ｂ、アンドゲート１８、トランジスタ１９、発熱抵抗体２０、コモン抵抗２１で構成されている。また、図２に示す例では、Ｎビットシフトレジスタ８ａ、８ｂは、４ビットシフトレジスタであり、１つの４ビットシフトレジスタによって４個の発熱抵抗体２０を駆動する。
【００４３】
例えば、ヘッドクロックに同期して４ビットのヘッドデータ１が４ビットシフトレジスタ８ａに入力し、ラッチパルスに同期してラッチ回路１７ａにラッチされ、ストローブ信号に同期して対応するアンドゲート１８からトランジスタ１９のベースの出力され、トランジスタ１９をオン駆動し、対応する発熱抵抗体２０を加熱する。また、ヘッドデータ２についても同様であり、ヘッドデータ２が４ビットシフトレジスタ８ｂに入力し、ラッチパルスに同期してラッチ回路１７ｂにラッチされ、ラッチ回路１７ｂにラッチされたヘッドデータ２は、トランジスタ１９をオン駆動し、対応する発熱抵抗体２０を加熱する。
【００４４】
上記構成において、以下に本実施形態の処理動作を説明する。
図３は本例の処理動作を説明するタイムチャートであり、システムクロックに同期して駆動する。この処理は前述の式（２）に対応するものであり、計数積算回路１１−１及び１１−２はシステムクロックの立ち上がりのタイミングで（図３に示す▲１▼）、ヘッドデータＤｎ（０）〜Ｄｎ（Ｓ−１）を検出し、含まれる“１”のデータの数を計数する。本例においては、前述のように計数積算回路は１１−１及び１１−２で構成されており、計数積算回路１１−１はＮビットシフトレジスタ８ａ、８ｂ、・・・の前半１／２の  ヘッドデータＤｎ（０）〜Ｄｎ（Ｓ／２−１）の出力に含まれる“１”を検出し、計数積算回路１１−２はＮビットシフトレジスタ８ａ、８ｂ、・・・の後半１／２の  ヘッドデータＤｎ（Ｓ／２−１）〜Ｄｎ（Ｓ−１）の出力に含まれる“１”を検出する。
【００４５】
その後、次のシステムクロックの立ち上がりのタイミングに同期して（図３に示す▲２▼）、次に比較回路５ａ、５ｂ、・・・から出力されるヘッドデータＤｎ（０）〜Ｄｎ（Ｓ−１）を検出し、含まれる“１”のデータの数を計数する。この場合も、計数積算回路１１−１はＮビットシフトレジスタ８ａ、８ｂ、・・・の前半１／２の  ヘッドデータＤｎ（０）〜Ｄｎ（Ｓ／２−１）の出力に含まれる“１”を検出し、計数積算回路１１−２はＮビットシフトレジスタ８ａ、８ｂ、・・・の後半１／２の  ヘッドデータＤｎ（Ｓ／２−１）〜Ｄｎ（Ｓ−１）の出力に含まれる“１”を検出する。また、この時前に計算したデータとの積算処理も行う（同図に示す▲３▼）。
【００４６】
以下、同様にしてシステムクロックの立ち上がりのタイミングに同期して順次対応するヘッドデータに含まれる“１”の数を計数すると共に積算し、階調数に対応した回数同じ処理を繰り返す（同図に示す▲４▼）。
その後、全ての計数、積算処理が終わると、計数積算回路１１−１及び１１−２に積算された積算値のデータは加算回路１２によって加算される（同図に示す▲５▼）。そして、前述のようにＲＡＭ１４から対応するデータを読み出し、ラッチ１５を介してストローブ制御回路１６に出力することによって（同図に示す▲６▼）、ストローブ制御回路１６から対応する長さのストローブ信号が前述のアンドゲート１８に出力される（同図に示す▲７▼）。
【００４７】
以上のように、本例によれば２つの計数積算回路１１−１及び１１−２を使用することによって、ヘッドデータＤｎ（０）〜Ｄｎ（Ｓ−１）の計算時間を短縮することができ、高速なデータの計数処理、積算処理を行うことができる。このことは、単に計数積算回路を２個にしたことによって半分の時間短縮ができるのではなく、計数処理が累乗に増加する場合に効果があるものである。例えば、６４ビットの積算処理を半分の３２ビットの積算処理に変更することによって、計算回数が極めて少なくなる。
【００４８】
また、上記実施形態の説明では計数積算回路（計数手段）の数Ｃを“２”に設定したが、“３”、“４”、又は“５”等の定数に設定してもよい。すなわち、図４に示すように、計数積算回路１１をＣ個（３個、４個、５個、・・・）用い、同図に示す１１−１、１１−２、・・・１１−ｎ、・・・１１−ｍの構成としてもよい。このように構成することにより、更に処理時間を短縮することができる。したがって、本例によれば高速印刷に必要な動作周波数の高い印刷制御も可能となる。
【００４９】
さらに、上記構成の画像形成装置は、例えば街角に設置された写真自動販売機にプリンタ装置として搭載することもでき、より高速処理が可能な写真画像の販売が可能になる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば画像データの印刷処理がより短時間で実行でき、高速印刷に必要な動作周波数の高い印刷制御が可能となる。
また、写真自動販売機にプリンタ装置として搭載することによってもでき、より高速処理が可能な写真画像の販売が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（２）式を回路化したブロック図である。
【図２】サーマルヘッドの回路構成を説明する図である。
【図３】本例の処理を説明するタイムチャートである。
【図４】（２）式を回路化した他のブロック図である。
【図５】従来例を説明するシステム構成図である。
【図６】従来例を説明するタイムチャートである。
【図７】（１）式を回路化したブロック図である。
【符号の説明】
５ａ、５ｂ  比較回路
６ａ、６ｂ  ＤＦＦ
７ａ、７ｂ  ４ビットシフトレジスタ
８ａ、８ｂ  Ｎビットシフトレジスタ
１１−１、１１−２  計数積算回路
１２  加算回路
１３  ＤＦＦ
１４  ＲＡＭ
１５  ラッチ
１６  ストローブ制御回路
１７ａ、１７ｂ  ラッチ回路
１８  アンドゲート
１９  トランジスタ
２０  発熱抵抗体
２１  コモン抵抗
【図１】
2004167704.tif 000007
【図２】
2004167704.tif 000008
【図３】
2004167704.tif 000009
【図４】
2004167704.tif 000010
【図５】
2004167704.tif 000011
【図６】
2004167704.tif 000012
【図７】
2004167704.tif 000013