(57)【要約】【課題】サーマルプリンタにおいて、速度変動に起因する濃度ムラを防止する。【解決手段】サーマルヘッド１８と記録媒体９との相対移動速度を搬送量検出部２０およびラインタイマー部５２にて求める。階調内通電量制御部６０は、相対移動速度に基づいて、基準の速度からの実際の速度のずれに起因する濃度変動を打ち消す方向に、発熱素子１９の発熱量を制御する。その制御は、サーマルヘッド通電パルスＰ６４をパルス幅変調する手法、駆動電圧や駆動電流を変調する手法がある。また、発熱素子１９を駆動する階調数に対応した駆動パルスの数を変調する手法を用いることもできる。【選択図】図３
2005161788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子が配列されてなるサーマルヘッドを用いて、当該サーマルヘッドに対して相対的に移動している記録媒体上に画像を形成する画像形成方法であって、
前記サーマルヘッドと、前記記録媒体との相対移動速度を求め、この求めた相対移動速度に基づいて、基準の速度からの実際の速度のずれに起因する濃度変動を打ち消す方向に、前記サーマルヘッドが有している前記発熱素子の発熱量を制御する
ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記発熱素子を駆動する駆動パルスをパルス幅変調することで、前記発熱量を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記発熱素子を駆動する駆動パルスの駆動電圧を変調することで、前記発熱量を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記発熱素子を駆動する駆動パルスの駆動電流を変調することで、前記発熱量を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記発熱素子を駆動する階調数に対応した駆動パルスの数を変調することで、前記発熱量を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項６】
発熱素子が配列されてなるサーマルヘッドを用いて、当該サーマルヘッドに対して相対的に移動している記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記サーマルヘッドと前記記録媒体との相対移動速度を求める速度検知部と、
前記速度検知部が求めた相対移動速度に基づいて、基準の速度からの実際の速度のずれに起因する濃度変動を打ち消す方向に、前記サーマルヘッドが有している前記発熱素子の発熱量を制御する発熱量制御部と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記発熱量制御部は、前記発熱素子を駆動する駆動パルスをパルス幅変調することで、前記発熱量を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記発熱量制御部は、前記発熱素子を駆動する駆動パルスの駆動電圧を変調することで、前記発熱量を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記発熱量制御部は、前記発熱素子を駆動する駆動パルスの駆動電流を変調することで、前記発熱量を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記発熱量制御部は、前記発熱素子を駆動する階調数に対応した駆動パルスの数を変調することで、前記発熱量を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記発熱量制御部は、画像の階調に応じた数の駆動パルスにより前記発熱素子を駆動する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルプリンタなどのように、サーマルヘッドを用いて、このサーマルヘッドに対して相対的に移動している記録媒体上に画像を形成する画像形成方法および装置に関する。より詳細には、サーマルヘッドを構成する発熱素子への通電の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば昇華型プリンタなどの熱転写型プリンタのように、サーマルヘッドを用いて、サーマルヘッドに対して相対的に移動している記録媒体上に画像を形成するサーマルプリンタが知られている（たとえば特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１９７８１８号公報
【特許文献２】特開平０８−１９７７６２号公報
【特許文献３】特許第３４１９９３２号公報
【０００４】
サーマルプリンタは、発熱素子が配列されたサーマルヘッドを用いて、画像情報に対応した印字データに基づいて発熱素子を選択的に通電し、プラテンローラ上に相対移動される記録媒体（たとえば印刷用紙）に対して、ドットパターンを形成することで、記録媒体上に画像を形成するように構成されている。
【０００５】
このようなサーマルプリンタは、発熱素子の抵抗値、環境温度、発熱素子への供給電圧値、相対移動速度などが変化すると印字品質も変化する。良好な印字品質を得るために、抵抗値、環境温度、発熱素子への供給電圧値、相対移動速度などを検出し、検出結果に応じて適正なドットパターンが得られる通電幅を決定し、通電タイミング信号として出力する。
【０００６】
たとえば、サーマルヘッドを固定し、記録媒体を移動させる構成においては、プリント中の記録媒体の搬送速度が変動すると画質に影響する。このため、駆動系にパルスモータを使用する構成が考えられている。
【０００７】
図１５は、パルスモータを使用する場合の一構成例を説明する図である。基準クロックＰ９０を基に、ラインの駆動とヘッド通電タイミングは強制的に同期をとっている。すなわち、基準クロックＰ９０を基にラインパルス発生器（Ｇｅｎ；Generator ）９１０を用いてラインパルスＰ９１を発生させ、このラインパルスＰ９１を各ラインのトリガにして、パルスモータ９０２を駆動するための速度パルスＰ９２を発生する速度パルス発生器９１２と、サーマルヘッド９０８を駆動するための階調信号発生器９３０を用いた仕組みになっている。
【０００８】
基準クロックＰ９０を基にラインパルスＰ９１を発生させ、それを各ラインのトリガにして、速度制御系ではパルスモータ９０２の速度パルスＰ９２を発生させ、パルスモータドライブ回路９１４を介してパルスモータ９０２を駆動する。また印字系では、サーマルヘッド９０８の階調信号Ｐ９３を階調信号発生器（ヘッドコントロールＧｅｎ）９３０で発生させ、ヘッドドライバ９３２を介してサーマルヘッド９０８の発熱素子９０９に供給する。
【０００９】
パルスモータ９０２で駆動されるキャプスタンローラ９０３とピンチローラ９０４とで記録媒体９を挟持して搬送しつつ、サーマルヘッド９０８とプラテンローラ９０６で挟まれた印字部分にて印字を行なう。パルスモータ９０２は速度パルスＰ９２によって回転量をコントロールしているので、ねらった画像ポジションでの発熱素子９０９の通電コントロールが容易にできる。
【００１０】
しかし、パルスモータはトルク変動による駆動音が大きく、モータ自体も高価である。このため、コストや駆動音を考慮し、ＤＣ（直流）モータで駆動することで、低価格化や静音化を図る技術がある。たとえば、コストでは、パルス駆動３５０円に対し、ＤＣモータ駆動で２００円程度に抑えることができる。また、駆動音では、パルス駆動でみられるトルク変動による振動がなくなり、静音化に向いている。
【００１１】
しかしながら、ＤＣモータでは、負荷によって回転速度が変動するので、たとえば、図１６に示すように、実際に印画してみると、速度に合わせて画像の伸び縮みが発生する。パルスモータと同様に、各ラインのサーマルヘッドの通電タイミングと同期をとるためには、高精度なサーボ回路を搭載したＤＣモータ駆動を採用して強制的に一定速度にする必要が出てくる。たとえば、プリンタは負荷変動が激しく、サーボレスポンスもライン周期内（＝数ｍＳｅｃオーダー）に納めるサーボ設計が必要で困難な上、コストアップになる。よって、印字品質を高めようとすれば、やはり高価な駆動システムになってしまう。
【００１２】
また、いくらモータ自体を一定速で回転させても、記録媒体にその駆動力が伝達されるまでのギヤのひずみや、画像の内容によるヘッドと記録媒体間の摩擦係数の変動などによって、搬送速度の変動が起き、結局画像の伸び縮みが発生する。
【００１３】
この画像の伸び縮みや濃度ムラを解決する一手法として、印字周期に同期してサーマルヘッドの通電開始タイミングや通電時間を制御する技術が提案されている（たとえば特許文献４参照）。この技術は、ラインパルスのトリガを、時間管理からラインのキョリ管理に切り替えたものと考えることができる。
【００１４】
【特許文献４】特許第３３６５１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、この技術をもってしても、サーマルヘッドの駆動手法によっては、図１７に示すように、搬送速度による画像の伸び縮みを解消し得るものの、搬送速度が速いと濃く、遅いと薄くなるというように、記録媒体の速度変動（サーマルヘッドに対する相対的な移動速度変化）に起因して濃度ムラが発生すると言うことが分った。
【００１６】
本願発明者は、この原因を検討したところ、印字周期に同期してサーマルヘッドの通電開始タイミングや通電時間を制御する際には、サーマルヘッドの駆動停止期間が変わり、このため、サーマルヘッドの冷却量に違いが生じることにあることを突き止めた。
【００１７】
図１８は、この点を説明する図である。図１８（Ａ）のタイミングチャートに示すように、サーマルヘッドの通電量Ｔonを一定にしているので、サーマルヘッドの無通電時間Ｔoff （ＯＦＦ時間）が伸び縮みしていることになる。サーマルヘッドの無通電時間とは、サーマルヘッドの冷却時間に相当するので、無通電時間の伸び縮みは、次のラインのサーマルヘッド発熱開始温度Ｔstart に影響を与える。
【００１８】
たとえば、図１８（Ｂ）のサーマルヘッドの発熱チャートには、搬送速度の変動によるサーマルヘッドの発熱変動が表されている。すなわち、搬送速度が遅くなると、サーマルヘッドの無通電時間が長くなり、長い分だけヘッドが冷める。たとえば、図中に示したＴlossがその熱変化分である。そして、次のラインでは、冷めた分Ｔlossだけ下がったヘッド温度から今回の発熱量分（前回の印字時と同じ発熱量）だけ上昇するので、目標とする発熱ラインに対して、前回の冷めた分ΔＴlossだけ低い温度までしかヘッド温度が上昇しない。このヘッド温度に基づいて印字が行なわれるので、結果として、記録媒体上の印画結果は薄くなることが分かる。すなわち、サーマルヘッドの通電量（発熱量）が同じであっても、通電開始温度の差異がサーマルヘッドの温度差となり、印画結果では、濃淡として生じてしまう。
【００１９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、印字周期に同期してサーマルヘッドの通電開始タイミングや通電時間を制御する場合であっても、濃度ムラの発生を防止することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る画像形成方法および装置においては、サーマルヘッドと記録媒体との相対移動速度を求め、この求めた相対移動速度に基づいて、基準の速度からの実際の速度のずれに起因する濃度変動を打ち消す方向に、サーマルヘッドが有している発熱素子の発熱量を制御することとした。
【００２１】
発熱量を制御するには、発熱素子を駆動する駆動パルスをパルス幅変調する手法、駆動パルスの駆動電圧や駆動電流を変調する手法がある。また、発熱素子を駆動する階調数に対応した駆動パルスの数を変調する手法を用いることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に依れば、サーマルヘッドと記録媒体との相対移動速度に基づいて、基準の速度からの実際の速度のずれに起因する濃度変動を打ち消す方向に発熱素子の発熱量を制御するので、速度変動に応じて変化する無通電期間に起因した温度低下を補うことができる。これにより、速度変動に応じて変化する無通電期間に起因する濃度ムラを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
＜印刷機構部の概要＞
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるサーマルプリンタにおける、サーマルヘッド周りの印刷機構部の概要を示した図である。
【００２５】
ここでは、サーマルプリンタ１として、昇華型熱転写プリント方式のものを使用するものとする。昇華型熱転写プリント方式には、記録媒体９として、加熱によって昇華するインクリボン９ａとその昇華した染料インクを付着させる印画紙９ｂが用いられる（後述する図３も参照）。
【００２６】
印刷機構部１０は、図１（Ａ）に示すように、サーマルヘッド１８と記録媒体９とを相対移動させる構成として、サーマルヘッド１８を固定しておき、図示しない駆動回路によって回転駆動されるキャプスタンローラ１２とこのキャプスタンローラ１２に対向して記録媒体９を挟持可能に配されたピンチローラ１４との間に記録媒体９を挿入することで、記録媒体９を搬送する駆動構成をとっている。
【００２７】
また、サーマルヘッド１８に対向して記録媒体９を挟持可能に配されたプラテンローラ１６との間に記録媒体９を搬送挿入することで、記録媒体９とサーマルヘッド１８とを相対移動させながら、サーマルヘッド１８を構成する発熱素子１９に記録媒体９を押圧、加熱して、記録媒体９のインクリボン９ａに付着している染料インクを印画紙９ｂに転写させることにより画像を形成する。
【００２８】
サーマルヘッド１８は、図１（Ｂ）に示すように、画素ピッチに合わせてライン状に配列された複数（多数）の発熱素子１９を有する。このサーマルヘッド１８において、各々の発熱素子１９は、ライン方向の画素位置ごとに、図示しない発熱量制御部（後述する図３を参照）から出力されるサーマルヘッド通電パルスＰ６４の幅に応じて、１ライン同時に発熱され、１ライン分を同時に印画できる。サーマルヘッド通電パルスＰ６４の幅が狭ければ、その分だけ発熱素子１９の発熱量が小さくなり、パルス幅が広ければ、その分だけ発熱素子１９の発熱量が大きくなる。すなわち、発熱素子１９は、個々に通電量のコントロールができる構造になっているので、ライン内の発熱素子１９ごとに、濃淡の表現（濃度変調）が可能である。
【００２９】
＜素子駆動と濃度変調との関係＞
図２は、発熱素子１９の発熱駆動と、記録媒体９における濃度変調との関係を説明する図である。発熱素子１９ごとの通電量は、予め定めておいた画像データに対する濃度の関係によって求められる。たとえば、ある発熱素子１９の画像データが“１２７”のときは、図２（Ａ）に示すように、画像データ→階調カーブＬ１０によって、その発熱素子１９の通電量は３００階調のところまで通電される。そして、記録媒体の発特性カーブＬ１２によって、濃度が“１．０”の印画結果が得られることになる。
【００３０】
ここで、本実施形態においては、図２（Ｂ）に示すように、１ライン内において、所定のデューティ比（＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff ））の階調パルスＰ６２を階調数に応じた数だけ発熱素子１９に供給するパルス数駆動方式を採る。そして、階調パルスＰ６２に同期して、基準速度ＶＯ時に所定のディデューティ比に設定されているサーマルヘッド通電パルスＰ６４のデューティ比を速度変動に応じて制御する、すなわちパルス幅変調(Pulse Width Modulation)して発熱素子１９に供給することで、速度変動に起因した濃度変動を防止する。この際には、ある階調の全てのサーマルヘッド通電パルスＰ６４を共通のデューティ比にすることで、その制御を簡易にする。以下具体的に説明する。なお、階調パルスＰ６２は階調パルス生成部（回路構成例は図示を割愛する）にて画像データに基づいて生成する。
【００３１】
＜サーマルプリンタの概要＞
図３は、本発明に係る画像形成装置の一例であるサーマルプリンタ１における、制御系の概要を示したブロック図である。また、図４は、図３に示した制御系における種々の信号のタイミングを示したタイミングチャートである。
【００３２】
制御系は、印刷機構部１０のモータを回転駆動し、あるいは記録媒体９とサーマルヘッド１８とを相対移動させるメカ駆動制御部３０と、サーマルヘッド１８の発熱素子１９を画像パターンに応じて発熱駆動する発熱量制御部５０とから構成されている。
【００３３】
メカ駆動制御部３０は、サーマルプリンタ１の全体の動作を制御する図示しないシステム制御部から与えられる制御信号に従って印刷機構部１０を駆動するもので、ラインパルス生成部３２、ＤＣモータサーボ回路３４、およびＤＣモータドライブ回路３６から構成されている。
【００３４】
ＤＣモータドライブ回路３６の駆動出力信号Ｐ３６は、印刷機構部１０を構成するＤＣモータ４０に供給される。ＤＣモータドライブ回路３６の駆動を受けたＤＣモータ４０は、その回転力をギヤ群４２を介してキャプスタンローラ１２に伝達する。これによって、ピンチローラ１４との間に挟持された記録媒体９が、所定の方向に移動する。
【００３５】
発熱量制御部５０は、ラインタイマー部５２と、階調内通電量設定部５４と、ラッチ回路５６と、階調内通電量制御部６０と、ヘッドドライバ７０とにより構成されている。なお、メカ駆動制御部３０のラインパルス生成部３２は、発熱量制御部５０の一構成要素としても兼用されている。なお、発熱量制御部５０を構成する各機能部の動作の詳細については後述する。
【００３６】
ここで、本実施形態の印刷機構部１０において、プラテンローラ１６には、その回転を監視することで記録媒体９の搬送量を検出する搬送量検出部２０が設けられている。搬送量は、サーマルヘッド１８と記録媒体９との相対移動速度に対応したものであり、搬送量検出部２０は、相対移動速度検出部として機能する。
【００３７】
図５は、本発明に係る速度検出部として機能する搬送量検出部２０の一構成例を示した図である。また、図６は、記録媒体９の移動とラインとの関係を示した図である。
【００３８】
本実施形態においては、プラテンローラ１６とＦＧセンサで、記録媒体９の１ライン分の移動量を検出するＦＧ方式を採用している。具体的には、図５に示すように、円盤状のＦＧ板２２を、記録媒体９の搬送と一対一で回転するプラテンローラ１６に固定する。ＦＧ板２２は、透明な板に記録媒体９の１ライン分の移動に相当する回転角度ごとに、黒（もしくは白やその他の色）の線（以下印刷線という）に塗られた回転板である。１ライン分の移動に相当する回転角度ごとに印刷線を形成することで、相対移動速度の検出精度は１ラインの搬送量に相当することになり、精度がよい。
【００３９】
なお、１ライン分の移動に相当する回転角度ではなく、数ライン分の移動に相当する回転角度で印刷線を形成するようにしてもよい。印刷を変えるだけで簡単にその比率の変更が可能である。何れにしても、回転板に所定の色の線を塗り、印刷線が形成されている部分と印刷のない部分との比により、略一定の比率のＦＧパルスＰ２０を得ることができるようにしておけばよい。
【００４０】
たとえば、肉眼で確認できる濃度ムラの周期（間隔）は０．２ｍｍ程度であるから（主観）、１ラインの周期（間隔；ライン間隔）が０．１ｍｍであれば２ラインごとの検出でもよい。また、１ラインの周期（間隔；ライン間隔）が０．０５ｍｍであれば４ラインごとの検出でもよい。こうすることで、センサの低コスト化や小型化を図ることができる。
【００４１】
この印刷線をフォトインタラプタなどの透過型の光学式センサ２４で検出することで、図６に示すように、記録媒体９の１（もしくは数）ライン分の移動ごとに、立上りと立下りを交互に繰り返す同期信号としてのＦＧパルスＰ２０が得られる。なお、ＦＧパルスＰ２０は、１ラインのトリガとして使用するものであり、Ｔhigh期間とＴlow 期間に意味を持たない。
【００４２】
なお、本実施形態では、透明な円盤に印刷線を形成し、透過型の光学式センサ２４にてその印刷線を検出する構成としていたが、不透明な円盤に印刷線を設け、反射型の光学式センサ２４にてその印刷線を検出する構成としてもよい。反射型の方が透過型よりも光学式センサ２４の設置面積が比較的少なくなるため、スペース効率がよい。
【００４３】
また、印刷線を円盤に形成することに代えて、不透明の回転板にスリット窓部を形成し、透過光量の変化を検出する透過型の光学式センサ２４で、そのスリット窓部を検知する構成としてもよい。回転板に形成された光を透過するスリット窓部と光を遮断する非窓部としての不透明部分の比により、略一定の比率のＦＧパルスＰ２０を得ることができる。
【００４４】
なお、ＤＣモータ４０やキャプスタンローラ１２あるいはピンチローラ１４にこのような機構を設けて同期信号としてのＦＧパルスＰ２０を得る仕組みも考えられるが、この場合には、ギヤムラや搬送滑りの影響によって、実際に印字処理が行なわれるサーマルヘッド１８部分での相対移動速度と異なる結果を検知することになる。
【００４５】
これに対して、本実施形態では、プラテンローラ１６の回転を検知することで、実際に印字処理が行なわれるサーマルヘッド１８部分での相対移動速度を監視する構成としているので、ギヤ群４２などで発生する上流側の速度ムラの影響を受けることなく、高精度に相対移動速度を検出できる利点がある。
【００４６】
なお、プラテンローラ１６の滑りにより生じる検知誤差は補正できない。より高精度に相対移動速度を検知する必要がある場合には、サーマルヘッド１８近傍で、たとえばドップラー速度計などを用いて記録媒体９そのものの移動状態を検知する機構にすればよい。印刷線の場合と同様に、パルスの立上がりや、立下りのエッジを利用して、１ラインのトリガとして使用してもよい。
【００４７】
図３に戻って、説明を続ける。搬送量検出部２０により得られたＦＧパルスＰ２０は、ラインパルス生成部３２に入力される。ラインパルス生成部３２は、このＦＧパルスＰ２０に基づいてラインパルスＰ３２を生成する（図６参照）。
【００４８】
ラインパルス生成部３２により得られたラインパルスＰ３２は、ＤＣモータサーボ回路３４に入力されるとともに、発熱量制御部５０のラインタイマー部５２にも入力されるようになっている。
【００４９】
メカ駆動制御部３０は、ラインパルス生成部３２により得られるラインパルスＰ３２を、印刷機構部１０のＤＣモータ４０を駆動する際のトリガとして使用して、ＤＣモータ４０の回転速度（記録媒体９の搬送速度に対応）や駆動タイミングを制御する。このメカ駆動制御部３０におけるＤＣモータ４０の駆動制御については、一般的に行なわれるサーマルプリンタにおける公知の技術と同様のものであり、その詳細な説明を割愛する。
【００５０】
なお、本実施形態においては、メカ駆動制御部３０による回転速度（記録媒体９の搬送速度）の制御精度は、後述する発熱量制御部５０による速度変動補正機能の補正範囲内に収まる程度であればよく、安価な設計が可能である。たとえば、発熱量制御部５０による補正能力が大きい場合には、このメカ駆動制御部３０によるＤＣモータ４０に対する駆動制御系を取り外し、ＤＣモータ４０を一定電流で駆動する方式としてもよい。また、モータは、ＤＣモータに限らず、ステッピングモータやその他のモータを使用できる。
【００５１】
＜搬送速度に応じたヘッドの発熱制御＞
次に、発熱量制御部５０における動作の詳細について説明する。本実施形態は、ライン周期に応じた通電データをラッチし、搬送速度変動をライン内すべてのサーマルヘッド通電パルスＰ６４の通電量に反映させる点に特徴を有する。
【００５２】
先ず、発熱量制御部５０は、ラインパルス生成部３２により得られるラインパルスＰ３２を、サーマルヘッド１８を構成する発熱素子１９の通電タイミングの基準とする。
【００５３】
図７は、ラインパルスＰ３２と通電タイミングの関係を示した図である。本実施形態においては、印字周期に同期してサーマルヘッドの通電開始タイミングや通電時間を制御する。具体的には、図７に示すように、１ライン中における、階調濃度を現すための可変期間を階調制御期間Ｔcnt1と定義する。また、１ライン中の階調制御期間Ｔcnt1を除く期間をサーマルヘッドの駆動停止期間Ｔstp1と定義する。
【００５４】
駆動停止期間Ｔstp1を設けることで、サーマルヘッド１８と記録媒体９との相対移動速度が基準値である場合には、この駆動停止期間Ｔstp1を冷却時間として確保する。
【００５５】
ただし、階調制御期間Ｔcnt1は階調を表す部分であり、サーマルヘッド１８と記録媒体９との相対移動速度のばら付きに拘らず所定期間を確保することが必要になる。このため、相対移動速度が基準値からズレる（つまり搬送速度にばら付きが生じる）と、駆動停止期間Ｔstp1も変化し、特に高速になるとライン周期が短くなり、この駆動停止期間Ｔstp1によって階調制御期間Ｔcnt1のカケを防ぐ。
【００５６】
このため、本実施形態においては、階調制御期間Ｔcnt1内において、サーマルヘッド通電パルスＰ６４の発熱素子１９への以下に述べる各階調内の通電時間を制御することにより、画像パターンに応じた階調濃度を現すように制御する。すなわち、１階調に対応した１つのサーマルヘッド通電パルスＰ６４の周期（時間幅）を固定とし、各サーマルヘッド通電パルスＰ６４にも、駆動停止期間Ｔstp2を設ける。こうすることで、サーマルヘッド１８と記録媒体９との相対移動速度の影響を受けることなく、冷却時間を確保することができる。
【００５７】
図３に戻って、説明を続ける。ラインタイマー部５２は、ラインパルスをセット内部の基準クロックＰ５０でカウントすることで１ラインのライン時間をカウント値として得る。そのカウント値を、ライン時間信号Ｐ５２として出力する。このライン時間信号Ｐ５２は、ライン周期を表すものであるから、ライン時間信号Ｐ５２のカウント値の変動が、サーマルヘッド１８と記録媒体９との相対移動速度の変動となる。よって、このライン時間信号Ｐ５２を監視することで、相対移動速度つまり記録媒体９の搬送速度の変動を監視できる。
【００５８】
このラインタイマー部５２により得られるライン時間信号Ｐ５２は、階調内通電量設定部５４に入力される。階調内通電量設定部５４は、図８の階調通電カーブＬ１４に対応したルックアップテーブル（ＬＵＴ）５５を持っている。このルックアップテーブル５５は、相対移動速度と次ラインの階調内通電量とを対応付けたものである。
【００５９】
予め相対移動速度（ライン速度）に対する各階調の通電量の関係を求めておいた図８の階調通電カーブＬ１４を、階調内通電量設定部５４のルックアップテーブル５５に書き込んでおくことで、ライン時間信号Ｐ５２に対する各階調の通電量、すなわち階調パルスＰ６２のデューティ比を得ることができる。速度変動に応じて発熱量を変化させるデューティ比を対応付けておくことで、速度変動（基準速度Ｖ０を中心とした高速側にΔＶ１、低速側にΔＶ２）に起因するヘッド温度（詳しくは発熱素子１９の温度）の低下を補正する（詳しくは後述する）。ルックアップテーブル５５を用いることで、演算などを行なう必要がなく、補正用の情報が簡単に取得できる。
【００６０】
階調内通電量設定部５４は、搬送量検出部２０を用いて検出した相対移動速度（ライン周期）を示すライン時間信号Ｐ５２をルックアップテーブル５５に突き当てて、対応する通電量を示す通電量信号Ｐ５４を求め、求めた通電量信号Ｐ５４をラッチ回路５６に入力する。
【００６１】
ラッチ回路５６は、ルックアップテーブル５５を用いて求めた通電量信号Ｐ５４を、次ラインの発熱素子１９の駆動に反映させるべく、ラインパルスＰ３２によりラッチすることで、これから印画する１ラインに反映させる。ラッチ回路５６は、ディレイさせた通電量信号Ｐ５６を階調内通電量制御部６０に入力する。
【００６２】
階調内通電量制御部６０は、図３（Ｂ）に示すように、内部にダウンカウンタ６２を有している。ダウンカウンタ６２には基準クロックＰ６０がカウント端子に、また階調に応じた数だけの階調パルスＰ６２がトリガ端子に入力されるようになっている。
【００６３】
階調内通電量制御部６０は、搬送量検出部２０を用いて検出した相対移動速度に基づいて、基準の速度からの実際の速度のずれに起因する濃度変動を打ち消す方向に、発熱素子１９の通電量を制御するべく、個々のサーマルヘッド通電パルスＰ６４をパルス幅変調する。具体的には、先ず、階調パルスＰ６２をトリガとして、ラッチ回路５６から出力される通電量信号Ｐ５６をダウンカウンタ６２にロードするとともに、サーマルヘッド通電パルスＰ６４をオンにし、基準クロックＰ６０でカウントダウンしながら“０”になるまでサーマルヘッド１８の発熱素子１９が通電状態になるようにして、“０”以降は無通電状態になるようにする。
【００６４】
次の階調パルスＰ６２のトリガによって、再度、ダウンカウンタ６２に同様の動作をさせることで、ある階調を表すための全ての階調パルスＰ６２に対して、階調内通電量を同じようにコントロールすることで、全体の制御を簡易にする。
【００６５】
このようにして得られるサーマルヘッド通電パルスＰ６４は、速度変動に応じてパルス幅変調された発熱素子１９の駆動パルスとしてヘッドドライバ７０を介して発熱素子１９に供給される。変調されたサーマルヘッド通電パルスＰ６４のパルス幅は、電源７２によって発熱素子１９に供給される印加エネルギの量に比例したものとなる。すなわち、変調されたサーマルヘッド通電パルスＰ６４の幅が狭いと、その分だけ電源７２から発熱素子１９に印加されるエネルギの供給時間（通電時間）が短くなり、パルス幅が広いと、その分だけエネルギ供給時間が長くなる。サーマルヘッド通電パルスＰ６４のパルス幅を速度変動に応じて制御（パルス幅変調）しているから、結果として、搬送速度の変動によって生じる濃度ムラの補正が可能になる。
【００６６】
たとえば、図３（Ｂ）に示すように、ラッチ回路５６から出力される通電量信号Ｐ５６が“１５０”なら、階調パルスＰ６２をトリガに階調内通電量制御部６０の内部に設けられたダウンカウンタ６２に“１５０”がロードされる。基準クロックＰ６０によって、カウントダウンしてカウンタ値が“０”になるまでを通電期間としたサーマルヘッド通電パルスＰ６４が発生する。それを階調パルスＰ６２ごとに繰り返す。
【００６７】
図９は、サーマルヘッド通電パルスＰ６４を速度変動に応じてパルス幅変調することの効果の基本を説明する図である。印字周期に同期してサーマルヘッドの通電開始タイミングや通電時間を制御する際には、先ず、図９（Ａ）に示すように、１ライン中における、サーマルヘッド通電パルスＰ６４の発熱素子１９への印加数により、画像パターンに応じた階調濃度を現すように制御する。ここで、階調濃度を現すための可変期間を階調制御期間と定義する。１階調に対応した１つのサーマルヘッド通電パルスＰ６４の時間幅は固定とする。
【００６８】
この場合において、搬送速度に変動が生じると、ライン周期が変化し、前記階調制御期間は一定であるから、結果として、図９（Ａ）にＹで矢指するように、１ライン中の前記階調制御期間を除くサーマルヘッドの駆動停止期間Ｔstp1が変動し、このため、サーマルヘッドの冷却量に違いが生じ、これが濃度ムラの原因となっていた。
【００６９】
これに対して、本実施形態では、速度変動に応じたサーマルヘッドの冷却量の変動分をパルス幅変調を利用して発熱量で補うようにしている。つまり、サーマルヘッドが搬送速度の変動によって冷め過ぎたり、冷めきれなかった分について、発熱量を増やしたり減らしたりして補うことで、濃度ムラを防止する。
【００７０】
すなわち、図９（Ｂ）に示すように、ライン内のすべてのサーマルヘッド通電パルスＰ６４に、無通電期間をもたせ、その無通電期間をパルス幅変調でコントロールする（増減させる）ことで、発熱量を変える方法を実現できる。たとえば、図９（Ｃ１）〜（Ｃ３）に示すような無通電期間の増減に応じて、図９（Ｄ）に示す発熱量変化特性のように、発熱量に変化を持たせることができることが分かる。これによって、サーマルヘッド１８（詳しくは発熱素子１９）の駆動停止期間に起因したサーマルヘッドの冷却量を補正することができる。
【００７１】
また、サーマルヘッド通電パルスＰ６４の１周期内に必ず駆動停止期間Ｔstp2を設け、この駆動停止期間Ｔstp2を除く範囲で、制御可能な無通電期間Ｔstp3を用意することで、必要な冷却時間を必ず確保できるために、サーマルヘッド１８（詳しくは発熱素子１９）の破壊防止にも繋がる。
【００７２】
つまり、無通電期間を相対移動速度の変化に対応して変化させることによって、実際の印字周期（ライン周期）に対応して通電期間Ｔonを制御することにより、印字濃度の低下を防ぐことができる。
【００７３】
図１０は、サーマルヘッド通電パルスＰ６４を速度変動に応じてパルス幅変調することの効果の全体像を説明する図である。たとえば、図１０（Ａ）にて、Ｍライン目を見てみると、図１０（Ｂ）に示すように、１ライン前の搬送速度より、サーマルヘッドの各階調の通電量は図１０（Ｃ１）に示すタイプＡの通電パルスで発熱ポイントは目標発熱ラインに到達できる。次のＭ＋１ライン目では、Ｍライン目の搬送速度が遅くなった分サーマルヘッドがΔＴloss余分に冷やされている。
【００７４】
そこで、各階調間の無通電時間が短い図１０（Ｃ２）に示すタイプＢの通電パルスを用いることで、図１０（Ｄ）にＢ期間の発熱カーブに示すように、発熱素子１９の発熱量が増えるので、サーマルヘッド（詳しくは発熱素子１９）の発熱量をΔＴlossだけ増やすことができ、ΔＴlossをカバーして目標発熱量を得ることができた。
【００７５】
また、図１０（Ａ）にて、Ｎライン目を見てみると、図１０（Ｂ）に示すように、１ライン前の搬送速度より、サーマルヘッドの各階調の通電量は図１０（Ｃ１）に示すタイプＡの通電パルスで発熱ポイントは目標発熱ラインに到達できる。次のＮ＋１ライン目では、Ｎライン目の搬送速度が速くなった分サーマルヘッドがΔＴup余分に熱せられている。
【００７６】
そこで、各階調間の無通電時間が長い図１０（Ｃ３）に示すタイプＣの通電パルスを用いることで、図１０（Ｄ）にＣ期間の発熱カーブに示すように発熱素子１９の発熱量が減るので、サーマルヘッド（詳しくは発熱素子１９）の発熱量をΔＴupだけ減らすことができ、ΔＴupをカバーして目標発熱量を得ることができた。
【００７７】
このように、階調を現すサーマルヘッド通電パルスＰ６４のパルス幅を速度変動に応じて制御するという本実施形態の制御手法を用いることで、サーマルヘッドの発熱量を変化させ、これによって、搬送速度に応じたサーマルヘッドの冷却時間の変動分を補うことができた。
【００７８】
換言すれば、搬送速度にムラがあっても、その影響が濃度ムラとして現れないようにすることができる。このことは、安価なメカ駆動制御部３０の設計に繋がる。たとえば安価なＤＣモータを使っても搬送速度を一定にする必要がないので、負荷変動による速度制御にも安価でラフなサーボ設計が可能になる。
【００７９】
また、ギヤムラや搬送滑りがあっても、その影響が濃度ムラとして現れないようにすることができる。ギヤの偏芯や、ギヤの歯のムラや搬送滑りは搬送速度の変動要因であり、従来であれば、ギヤムラなどがそのまま濃度ムラを起こしていたが、本実施形態の制御手法を採用することで対策できる。また、速度変動に影響するギヤの精度にゆとりができ、安価なギヤ構成でもよくなる。
【００８０】
さらに、記録媒体９の摩擦変動があっても、その影響が濃度ムラとして現れないようにすることができる。たとえば、画像内容に応じてサーマルヘッドの発熱量（通電量）を変えているが、発熱量によって、ヘッドと記録媒体間の摩擦係数も変化する。これも搬送速度の変動要因なので、従来であれば、濃度ムラを起こしていたが、本実施形態の制御手法を採用することで対策可能である。
【００８１】
＜変形例＞
図１１は、階調内通電量設定部５４の第１の変形例を説明するブロック図である。上記実施形態では、階調内通電量設定部５４は、搬送量検出部２０を用いて検出した相対移動速度（ライン周期）を示すライン時間信号Ｐ５２を直接にルックアップテーブル５５に突き当てて、対応する通電量を示す通電量信号Ｐ５４を求めていた。また、全ての処理をデジタル的に行なうようにしていた。
【００８２】
これに対して、この第１の変形例では、基準速度Ｖ０に対する速度のズレ量に対する各階調の通電量の関係を求めて、ルックアップテーブル８５に書き込んでおくことにする。そして、基準速度Ｖ０に対する速度のズレ量を求め、そのズレ量をルックアップテーブル８５に突き当てることで、対応する通電量を示す通電量信号Ｐ５４を求める。
【００８３】
このため、階調内通電量設定部５４には、基準速度Ｖ０に対応したカウント値Ｐ８０を出力するリファレンス周期値設定部８０と、減算処理部８２と、ルックアップテーブル８５とを設ける。
【００８４】
減算処理部８２は、ラインタイマー部５２から入力されるライン時間信号Ｐ５２と、リファレンス周期値設定部８０から入力される基準速度Ｖ０に対応したカウント値Ｐ８０との差を取り、減算結果をルックアップテーブル８５に突き当てることで、基準速度Ｖ０に対応したカウント値Ｐ８０と実際の相対移動速度との差分Ｐ８２に応じた通電量信号Ｐ５４を求め、求めた通電量信号Ｐ５４をラッチ回路５６に入力する。
【００８５】
上記実施形態と同様に、ルックアップテーブル８５を用いることで、補正用の情報が簡単に取得できる。加えて、ライン周期そのものではなく、リファレンス時間に対する差を導き出す仕組みにすることで、ルックアップテーブル８５を小さくできる。これにより、階調内通電量設定部５４の小型化やメモリ有効領域の効率化を図ることができる。
【００８６】
図１２は、階調内通電量設定部５４の第２の変形例を説明するブロック図である。この第２の変形例は、アナログ的にラインパルスＰ３２でリセットするノコギリ波を発生させ、リセットする直前の電圧をデジタルデータとして読み取るようにしている点に特徴を有する。
【００８７】
このため第２変形例の階調内通電量設定部５４は、鋸歯状波生成部９０と、Ａ／Ｄ変換部９２と、ルックアップテーブル９５とを有している。ルックアップテーブル９５は、上記実施形態で説明したルックアップテーブル５５と同様の特性のものを用いることができる。
【００８８】
鋸歯状波生成部９０は、アナログ的にラインパルスＰ３２でリセットすることで、ノコギリ波（鋸歯状波）信号Ｐ９０を発生し、それをＡ／Ｄ変換部９２に入力する。Ａ／Ｄ変換部９２は、入力されたノコギリ波をデジタル変換しており、ラインパルスＰ３２に同期してＡ／Ｄ変換出力をルックアップテーブル９５に渡す。こうすることで、階調内通電量設定部５４は、ラインパルスＰ３２により鋸歯状波生成部９０をリセットする直前のノコギリ電圧に対応したデジタル値Ｐ９２を読み取ることができる。
【００８９】
階調内通電量設定部５４は、このデジタル値Ｐ９２をルックアップテーブル９５に突き当てることで、相対移動速度に対応した通電量信号Ｐ５４を求めることができ、これをラッチ回路５６に入力する。
【００９０】
図１３は、階調内通電量制御部６０の第１の変形例を説明するブロック図である。上記実施形態では、ライン周期に応じた通電量信号Ｐ５４を階調内通電量設定部５４にて求め、これをラッチ回路５６にてラッチして、階調内通電量制御部６０にて、ライン内すべての階調の通電量に反映させていた。これに対して、この第１の変形例では、発熱素子１９に印加される電圧もしくは電流を通電量信号Ｐ５４に応じて変調する。
【００９１】
すなわち、発熱素子１９の発熱量は、印加エネルギに依って決まる。印加エネルギは、電力×印加時間によって決まる。上記実施形態では、電力を一定にしつつ、１階調分のサーマルヘッド通電パルスＰ６４のオン時間を制御する、つまり、サーマルヘッド通電パルスＰ６４をパルス幅変調することで、印加時間を制御し発熱量の制御を実現していた。
【００９２】
これに対して、第１の変形例の階調内通電量制御部６０は、図１３（Ａ）に示すように、基準の速度からの実際の速度のずれに起因する濃度変動を打ち消す方向に発熱素子１９の通電量を制御するべく、ヘッドドライバ７０に供給される電源７２を可変電源６４に代え、ヘッドドライバ７０に供給される電源電圧Ｖdrv を通電量信号Ｐ５６で制御することで、個々のサーマルヘッド通電パルスＰ６４のドライブ電圧の大きさ変調して発熱量の制御を実現する。
【００９３】
あるいは、 第１の変形例の階調内通電量制御部６０は、図１３（Ｂ）に示すように、ヘッドドライバ７０の後段に出力電流源６８を配して、ヘッドドライバ７０から発熱素子１９に供給される駆動電流の大きさを通電量信号Ｐ５６で変調することで、発熱量の制御を実現する。
【００９４】
この第１の変形例のように、発熱素子１９に供給されるサーマルヘッド通電パルスＰ６４の駆動電圧もしくは駆動電流を制御しても、補正量を階調内の通電量に反映させることができる。
【００９５】
図１４は、発熱量制御部の変形例を説明するブロック図である。この変形例は、階調内の通電量に反映するのではなく、階調パルス生成部６９にて画像データ（階調数）を通電量信号Ｐ５６で変調することでも実現できる。また、前述の他の変形例との組み合わせることで、アナログ回路だけで実現できる。これにより、信号処理回路の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】サーマルヘッド周りの印刷機構部の概要を示した図である。
【図２】発熱素子の発熱駆動と、記録媒体における濃度変調との関係を説明する図である。
【図３】サーマルプリンタにおける、制御系の概要を示したブロック図である。
【図４】図３に示した制御系における種々の信号のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図５】本発明に係る速度検出部として機能する搬送量検出部の一構成例を示した図である。
【図６】記録媒体の移動とラインとの関係を示した図である。
【図７】ラインパルスと通電タイミングの関係を示した図である。
【図８】発熱量を補正するための階調通電カーブの一例を説明する図である。
【図９】サーマルヘッド通電パルスを速度変動に応じてパルス幅変調することの効果の基本を説明する図である。
【図１０】サーマルヘッド通電パルスを速度変動に応じてパルス幅変調することの効果の全体像を説明する図である。
【図１１】階調内通電量設定部の第１の変形例を説明するブロック図である。
【図１２】階調内通電量設定部の第２の変形例を説明するブロック図である。
【図１３】階調内通電量制御部の第１の変形例を説明するブロック図である。
【図１４】発熱量制御部の変形例を説明するブロック図である。
【図１５】パルスモータを使用する場合の一構成例を説明する図である。
【図１６】従来技術の問題を説明する図である（その１）。
【図１７】従来技術の問題を説明する図である（その２）。
【図１８】従来技術の問題検討を説明する図である。
【符号の説明】
【００９７】
１…サーマルプリンタ、９…記録媒体、１０…印刷機構部、１８…サーマルヘッド、１９…発熱素子、２０…搬送量検出部、２２…ＦＧ板、２４…光学式センサ、３０…メカ駆動制御部、３２…ラインパルス生成部、３４…ＤＣモータサーボ回路、３６…ＤＣモータドライブ回路、４０…ＤＣモータ、４２…ギヤ群、５０…発熱量制御部、５２…ラインタイマー部、５４…階調内通電量設定部、５５…ルックアップテーブル、５６…ラッチ回路、６０…階調内通電量制御部、６２…ダウンカウンタ、６９…階調パルス生成部、７０…ヘッドドライバ、８０…リファレンス周期値設定部、８２…減算処理部、９０…鋸歯状波生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図６】
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【図１６】
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【図１７】
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