JP2005169641A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサの取り付け数を増やすことなく、印字ドットが印字画像の特定の部分に集中している場合においても、いわゆる“尾引き”の発生による画質の悪化を防止することが可能な画像形成装置およびその制御方法の提供を目的とする。
【解決手段】複数の発熱体をライン状に配置したサーマルヘッド１と、サーマルヘッド１の所定部の温度を検知する温度センサ２と、印字ドットの配置状態に応じたサーマルヘッド１の所定部の温度に対する補正係数を記憶する補正係数メモリ３とを備え、印字データに基づいて印字ドット検知回路９により印字ドットの配置状態を検知し、補正演算回路４において温度センサ２により検知した温度を印字ドット検知回路９により検知した印字ドットの配置状態に応じた補正係数により補正し、サーマルヘッド制御回路６により印字データおよび補正された温度に基づいてサーマルヘッドの各発熱体の発熱温度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ライン型サーマルヘッドを用いて記録媒体上に画像を形成する画像形成装置およびその制御方法に関する。

近年、ライン型サーマルヘッドを用いて記録媒体上に画像を形成するプリンタやファクシミリ等の画像形成装置において、温度センサ等を用いてサーマルヘッドの温度管理を行ない、画像全体の濃度ムラを無くす工夫がなされている。例えば、（特許文献１）には、サーマルヘッドの中央部と端部の温度を検出して温度分布を求め、それに応じた補正値をサーマルヘッドの各発熱素子に付加することで濃度ムラを減らす技術が記載されている。

図７は従来の制御方式を用いた画像形成装置の主要部の構成図である。図７に示すように、この画像形成装置のライン型サーマルヘッド１には、その中央部および両端部にそれぞれ温度を検知するための温度センサ３１，３２，３３が設けられている。各温度センサ３１，３２，３３の温度情報は、それぞれＡ／Ｄコンバータ３４，３５，３６によってデジタル信号に変換され、それぞれ補正手段３７，３８，３９によって補正される。

ライン型サーマルヘッド１には、各印字ドットに対応した発熱体（図示せず。）が設けられている。ライン型サーマルヘッド１は、この発熱体に電流を流すことにより発熱させ、その熱により感熱記録の場合には感熱媒体を発色させ、また熱転写記録の場合には熱転写インクリボン上のインクを溶融させて記録媒体に付着させ、画像を形成する。このとき、発熱体の熱によりライン型サーマルヘッド１の温度が上昇するため、温度センサ３１〜３３によりライン型サーマルヘッド１の各部の温度を測定して、Ａ／Ｄコンバータ３４〜３６によりデジタル信号に変換し、その得られた温度情報を補正手段３７〜３９により補正して、印字パルス信号の印加時間またはライン型サーマルヘッド１上の発熱体に流す電流を補正することにより、印字濃度が均一となるように制御を行っている。
特開昭６３−１５９０６８号公報

しかしながら、上記従来の制御方式では、画像全体の印字濃度を均一にするためには、複数個の温度センサ３１〜３３が必要となる。また、ライン型サーマルヘッド１上の各部の温度を同時に計測しないと適正な温度情報が取得できないため、Ａ／Ｄコンバータ３４〜３６や補正手段３７〜３９が温度センサ３１〜３３と同じ個数必要となり、コストアップの要因となる。

また、ライン型サーマルヘッド１は、画像の印字ドットに相当する発熱体に電流を流して発熱させるため、印字ドットが印字画像全体に均一に存在している場合は問題ないが、印字ドットが特定の場所に集中しているような画像を印字する場合には、補正が適正に働かないことがある。例えば、ライン型サーマルヘッドの温度センサの取付け位置から印字ドットが集中する部分までの距離が離れていると、この印字ドットが集中している部分のみ温度が高くなり、それ以外の場所では温度がさほど上がらない状態となる可能性がある。この状態が温度センサに正確に伝わらない場合、補正手段によって適正な補正ができず、温度が必要以上に上がってしまい、印字ドットでない部分にまで画像が印字されてしまういわゆる“尾引き”する等の画質の悪化を防止することができない。この問題は、温度センサの取り付け数を増やせば改善されると思われるが、前述したようにコストアップの要因となる。

そこで、本発明においては、温度センサの取り付け数を増やすことなく、印字ドットが印字画像の特定の部分に集中している場合においても、いわゆる“尾引き”の発生による画質の悪化を防止することが可能な画像形成装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、印字データおよび温度センサにより検知した温度に基づいてサーマルヘッドの各発熱体の発熱温度を制御するに際し、印字データに基づいて印字ドットの配置状態を検知し、温度センサにより検知した温度を検知した印字ドットの配置状態に応じた補正係数により補正することを特徴とする。

本発明によれば、温度センサにより検知した温度を印字ドットの配置状態に応じた補正係数により補正することで、印字ドットが印字画像の特定の部分に集中している場合であっても、この印字ドットの集中によるサーマルヘッドの温度上昇による影響を排除し、いわゆる“尾引き”の発生による画質の悪化を防止することが可能となる。これにより、温度センサ、Ａ／Ｄコンバータや補正回路を追加することなく、印字画質を改善することができる。

本願の第１の発明は、複数の発熱体をライン状に配置したサーマルヘッドと、サーマルヘッドの所定部の温度を検知する温度センサと、印字データに基づいて印字ドットの配置状態を検知する印字ドット検知部と、印字ドットの配置状態に応じたサーマルヘッドの所定部の温度に対する補正係数を記憶する補正係数記憶部と、温度センサにより検知した温度を印字ドット検知部により検知した印字ドットの配置状態に応じた補正係数により補正する補正演算部と、印字データおよび補正演算部により補正された温度に基づいてサーマルヘッドの各発熱体の発熱温度を制御する制御部とを備えた画像形成装置としたものであり、温度センサにより検知した温度を印字ドットの配置状態に応じた補正係数により補正し、この補正後の温度に基づいてサーマルヘッドの各発熱体の発熱温度を制御して印字することで、印字ドットが印字画像の特定の部分に集中している場合であっても、この印字ドットの集中によるサーマルヘッドの温度上昇による影響を排除し、いわゆる“尾引き”の発生による画質の悪化を防止することが可能となる。これにより、温度センサ、Ａ／Ｄコンバータや補正回路を追加することなく、印字画質を改善することができる。

本願の第２の発明は、複数の発熱体をライン状に配置したサーマルヘッドと、サーマルヘッドの所定部の温度を検知する温度センサと、印字ドットの配置状態に応じたサーマルヘッドの所定部の温度に対する補正係数を記憶する補正係数記憶部とを備えた画像形成装置の制御方法であって、印字データに基づいて印字ドットの配置状態を検知するステップと、温度センサにより検知した温度を検知した印字ドットの配置状態に応じた補正係数により補正するステップと、印字データおよび補正された温度に基づいてサーマルヘッドの各発熱体の発熱温度を制御するステップとを含む画像形成装置の制御方法としたものであり、温度センサにより検知した温度を印字ドットの配置状態に応じた補正係数により補正し、この補正後の温度に基づいてサーマルヘッドの各発熱体の発熱温度を制御して印字することで、印字ドットが印字画像の特定の部分に集中している場合であっても、この印字ドットの集中によるサーマルヘッドの温度上昇による影響を排除し、いわゆる“尾引き”の発生による画質の悪化を防止することが可能となる。これにより、温度センサ、Ａ／Ｄコンバータや補正回路を追加することなく、印字画質を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。

図１に示すように、本実施の形態における画像形成装置は、ライン型サーマルヘッド（以下、「サーマルヘッド」と称す。）１と、サーマルヘッド１の所定部の温度を検知する温度センサ２と、補正係数を記憶する補正係数記憶部としての補正係数メモリ３と、補正係数によって演算を行う補正演算部としての補正演算回路４と、温度センサ２の温度情報をデジタル信号に変換する信号変換部としてのＡ／Ｄコンバータ５と、サーマルヘッド１を制御する制御部としてのサーマルヘッド制御回路６と、１ライン分の印字データを保持するラインデータ保持部としてのラインバッファ７と、印字済のラインの印字ドットに関する情報を保持する前ライン印字ドット情報バッファ８と、印字データに基づいて印字ドットの配置状態を検知する印字ドット検知回路９と、画像形成装置全体を制御するＣＰＵ１０とを備える。

サーマルヘッド１は、複数の発熱体（図示せず。）をライン状に配置したものである。温度センサ２は、サーマルヘッド１の中央部付近に１個設けられている。温度センサ２としては、サーミスタや熱電対等を用いることができる。なお、本実施の形態においては、温度センサ２を１個のみ設けているが、複数個設けても良い。この温度センサ２によって検知された温度情報はＡ／Ｄコンバータ５によってデジタル信号に変換され、ＣＰＵ１０へと渡される。

補正係数メモリ３に記憶される補正係数は、印字ドットの配置状態に応じて温度センサ２により検知したサーマルヘッド１の所定部の温度を補正するための係数である。なお、印字ドットとは、サーマルヘッド１により印字を行うドットであり、一般的には黒ドットを指す。補正演算回路４は、温度センサ２により検知したサーマルヘッド１の温度を印字ドット検知回路９により検知した印字ドットの配置状態に応じた補正係数により補正するものである。サーマルヘッド制御回路６は、印字データおよび補正演算回路４により補正された温度に基づいてサーマルヘッド１の各発熱体の発熱温度を制御するものである。

図２は印字ドット検知回路９の構成図である。

図２において、１１は印字ドットとしての黒ドットの位置を検知するためのカウンタＡ、１２はカウンタＡ１１と同じく黒ドットの位置を検知するためのカウンタＢ、１３は後述の切替回路１４の動作を制御するための制御信号のタイミングを生成するカウンタＣ、１４は前述の制御信号によってカウンタＡ１１とカウンタＢ１２のイネーブル信号（ＥＮ−Ａ，ＥＮ−Ｂ）の生成と後述のセレクタ１５のセレクト信号を生成する切替回路、１５はカウンタＡ１１とカウンタＢ１２のどちらのカウント値を使用するかの切替を行うためのセレクタ、１６は印字するラインに含まれる黒ドット数を演算するための加算器、１７〜２４は黒ドット数を保持するためのレジスタＡ〜Ｈ、２５，２６は論理積（ＡＮＤ）回路である。

なお、本実施の形態においては、図３に示すようにサーマルヘッド１の１ラインをＡ〜Ｈの８つのブロックに分割して黒ドット位置検知を行う例について説明するため、レジスタはＡ〜Ｈまでの８段構成としているが、レジスタの段数はこれに限るものではない。また、図３に示すようにＡ〜Ｈのブロックは各２１６ドット（ｄｏｔ）とし、１ライン全体で１７２８ドット（ｄｏｔ）としている。なお、前述の印字ドット検知回路９の各レジスタＡ１７〜Ｈ２４は各ブロックＡ〜Ｈの黒ドット数をそれぞれ保持するものである。なお、サーマルヘッド１のライン方向が主走査方向、記録媒体としての記録紙Ｐの搬送方向が副走査方向である。

以下、上記構成の画像形成装置による印字動作について説明する。

まず、図１を参照して印字動作の概要を簡単に説明する。

ＣＰＵ１０は、印字動作開始時にサーマルヘッド１の温度を知るためにＡ／Ｄコンバータ５によってデジタル信号に変換された温度センサ２の温度情報を読み取る。ＣＰＵ１０はこの動作と並行して、１ライン分の印字データをラインバッファ７へ書き込み、１ライン分全てのデータの書き込みが終了したら、前記温度情報に対応する時間の印字パルス信号を出力するように、サーマルヘッド制御回路６に対して指示を出す。ラインバッファ７は、これをトリガとしてサーマルヘッド１への１ライン分のシリアルデータ転送を開始する。このシリアルデータ転送は、サーマルヘッド制御回路６の出力であるＤＡＴＡ（データ）・ＣＬＯＣＫ（クロック）・ＬＡＴＣＨ（ラッチ）信号により制御される。サーマルヘッド１は、ＣＬＯＣＫ信号の立ち上がりにてＤＡＴＡ信号を取り込み、ＬＡＴＣＨ信号にて１ライン分の印字データを確定させる。その後、サーマルヘッド１は、サーマルヘッド制御回路６から印加されるＳＴＲＯＢＥ（ストローブ）信号に基づいて、１ライン分の印字データ中の“印字ドット”に相当する発熱体に電流を流すことにより、発熱体を発熱させて印字を行う。本実施の形態においては、ＤＡＴＡ信号の“１”が印字する黒ドット、“０”が印字しない白ドットに相当する。

次に、図２および図３を参照して印字ドットの配置状態の検知動作としての黒ドット位置検知・黒ドット計数動作について説明する。

前述のシリアルデータ転送開始前に、切替回路１４は、カウンタＡ１１のイネーブル信号ＥＮ−Ａをアクティブにし、セレクタ１５へカウンタＡ１１の出力を選択するように初期設定されている。シリアルデータ転送が開始されると、カウンタＡ１１はＤＡＴＡ信号をＣＬＯＣＫ信号の立ち上がりにて判定することにより、１ライン中の黒ドットの位置および数を計数し、レジスタＡ１７〜Ｈ２４へ各ブロックＡ〜Ｈに含まれる黒ドット数を格納する。

以下、サーマルヘッド制御回路６によるサーマルヘッド１の各発熱体の発熱温度制御について説明する。

まず、通常の印字動作時の印字パルス幅Ｐｗの決定方法について説明する。印字パルス幅Ｐｗとは、ＳＴＲＯＢＥ信号（印字パルス信号）の印加時間である。サーマルヘッド制御回路６は、Ａ／Ｄコンバータ５によって変換された後の温度データに対応する印字パルス幅データに基づき、サーマルヘッド１にＳＴＲＯＢＥ信号を印加する。温度データに対応する印字パルス幅データは、予め実験結果等を元に決められており、図示しないメモリに保持されている。

図４は温度センサ２の検知温度ｔｓと印字パルス幅Ｐｗとの関係を示す図である。図４に示すように、温度センサ２の検知温度ｔｓが低いときには、印字パルス幅Ｐｗを広く（ＳＴＲＯＢＥ信号の印加時間を長く）し、検知温度ｔｓが高いときには、印字パルス幅Ｐｗを狭く（ＳＴＲＯＢＥ信号の印加時間を短く）する。このように、サーマルヘッド制御回路６は、サーマルヘッド１上の発熱体に電流が流れる時間を制御することにより、発熱体の発熱温度を制御する。

なお、図４において検知温度ｔｓと印字パルス幅Ｐｗとの関係が直線状になっていないのは、サーマルヘッド１の温度がある程度以上にならないと感熱媒体や熱転写インクリボンの感熱体が溶けないためである。これらの関係は、使用するサーマルヘッド１の発熱体の発熱特性、感熱媒体や熱転写インクリボンの感熱体の溶融温度、プリンタやファクシミ
リの画像形成装置内部の構造等の要因により決定される。

次に、補正演算回路４による温度情報の補正動作について説明する。

図５は図３のサーマルヘッド１のブロックＡ部分の全体に黒ドットがあり、それ以外のブロックＢ〜Ｈには黒ドットがないような印字データを複数ライン連続して印字する場合のブロックＡの実際の温度ｔａと温度センサ２により検知する温度ｔｓを比較した図である。図３に示すようにブロックＡと温度センサ２とは離れているため、図５に示すように温度センサ２で検知する温度ｔｓとブロックＡの実際の温度ｔａには差が生じる。また、図５に示すように黒ドットを連続して印字するライン数が増えていくと、ブロックＡの温度ｔａと温度センサ２で検知する温度ｔｓの差は縮まっていくが、同じになることはない。

図６は黒ドットを連続して印字するライン数と補正係数ｍとの関係を示す図である。なお、図６の補正係数ｍは、図５と同じくサーマルヘッド１のブロックＡ部分の全体に黒ドットがあり、それ以外のブロックＢ〜Ｈには黒ドットがないような印字データを複数ライン連続して印字する場合の補正係数を示している。

補正係数ｍは、基本的には図５に示すブロックＡの実際の温度ｔａと温度センサ２で検知する温度ｔｓとを用いてｍ＝ｔａ−ｔｓで求められるが、サーマルヘッド１の蓄熱・放熱特性、黒ドットが連続するライン数や記録紙Ｐの材質等の要因によって印字画質が影響を受けるため、ｍ＜ｔａ−ｔｓとするのが望ましい。

図５および図６中に点線で示すＬは、温度センサ２の検知温度ｔｓに対し、補正係数ｍを用いて補正を掛けるポイントを示している。補正演算回路４は、黒ドットを連続して印字するライン数がある一定数以上になるＬを閾値として、温度センサ２の検知温度ｔｓの補正を行う。黒ドットを連続して印字するライン数に関する情報は、ＣＰＵ１０が前ライン印字ドット情報バッファ８から取得し、補正演算回路４へと渡される。

なお、温度補正は、いわゆる“尾引き”によって画質が悪化し始める前に始める必要があるが、補正前後で印字画質の劣化（印字濃度の変化）が発生することも考えられるため、補正開始直後の数ラインに関しては、補正係数を少し小さめにする、１ライン置きに補正を行う等の処理を行うのが望ましい。

本発明は、ライン型サーマルヘッドを用いて記録媒体上に画像を形成するプリンタやファクシミリ等の画像形成装置に有用である。

本発明の実施の形態における画像形成装置の概略構成図 印字ドット検知回路の構成図 サーマルヘッドの１ラインのブロック構成と主走査方向、副走査方向の関係を示す説明図 温度センサの検知温度と印字パルス幅との関係を示す図 サーマルヘッドのブロックＡの実際の温度ｔａと温度センサにより検知する温度ｔｓを比較した図 黒ドットを連続して印字するライン数と補正係数ｍとの関係を示す図 従来の制御方式を用いた画像形成装置の主要部の構成図

符号の説明

１ ライン型サーマルヘッド
２ 温度センサ
３ 補正係数メモリ
４ 補正演算回路
５ Ａ／Ｄコンバータ
６ サーマルヘッド制御回路
７ ラインバッファ
８ 前ライン印字ドット情報バッファ
９ 印字ドット検知回路
１０ ＣＰＵ
１１〜１３ カウンタ
１４ 切替回路
１５ セレクタ
１６ 加算器
１７〜２４ レジスタ
２５，２６ 論理積回路
Ｐ 記録紙

Claims (2)

1. 複数の発熱体をライン状に配置したサーマルヘッドと、
   同サーマルヘッドの所定部の温度を検知する温度センサと、
   印字データに基づいて印字ドットの配置状態を検知する印字ドット検知部と、
   印字ドットの配置状態に応じたサーマルヘッドの所定部の温度に対する補正係数を記憶する補正係数記憶部と、
   前記温度センサにより検知した温度を前記印字ドット検知部により検知した印字ドットの配置状態に応じた前記補正係数により補正する補正演算部と、
   前記印字データおよび前記補正演算部により補正された温度に基づいて前記サーマルヘッドの各発熱体の発熱温度を制御する制御部と
   を備えた画像形成装置。
2. 複数の発熱体をライン状に配置したサーマルヘッドと、同サーマルヘッドの所定部の温度を検知する温度センサと、印字ドットの配置状態に応じたサーマルヘッドの所定部の温度に対する補正係数を記憶する補正係数記憶部とを備えた画像形成装置の制御方法であって、
   印字データに基づいて印字ドットの配置状態を検知するステップと、
   前記温度センサにより検知した温度を前記検知した印字ドットの配置状態に応じた前記補正係数により補正するステップと、
   前記印字データおよび前記補正された温度に基づいて前記サーマルヘッドの各発熱体の発熱温度を制御するステップと
   を含む画像形成装置の制御方法。

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