JP5489569B2 - Image recording device - Google Patents
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Description
本発明は、サーマルヘッドを有し、画像情報に基づいて被記録材に印刷する画像記録装置に関する。 The present invention relates to an image recording apparatus that has a thermal head and prints on a recording material based on image information.
画像記録装置としての熱転写式のプリンタ装置は、1つの画素を制御する熱の大きさを容易に変更できるため、記録する画像の1つの画素に対する階調数を数百程度にすることが容易に可能である。熱転写式のプリンタ装置でフルカラー印刷を行うためには、複数色のインクを重ねて転写する必要がある。通常、イエロー、マゼンタおよびシアンの3色のインクを順次重ねて印刷する。特許文献1には、このような熱転写式のプリンタ装置が開示されている。
Since the thermal transfer type printer device as an image recording device can easily change the amount of heat for controlling one pixel, the number of gradations for one pixel of an image to be recorded can be easily reduced to several hundreds. Is possible. In order to perform full-color printing with a thermal transfer type printer, it is necessary to transfer a plurality of colors of ink in a superimposed manner. Usually, three colors of yellow, magenta, and cyan are sequentially stacked and printed.
特許文献1に記載のプリンタ装置は、インクシートと被記録材としての記録紙とをサーマルヘッドで圧接して、サーマルヘッドから発せられる熱エネルギーを利用して、インクシートのインクを記録紙に熱転写させる。これに伴い、プリンタ装置は、記録紙を搬送して、当該記録紙に印刷を行う。1色目のインクによる印刷が終わった後に2色目のインクによる印刷を行うが、そのために、サーマルヘッドによる、インクシートと記録紙との圧接を開放し、印刷開始位置まで記録紙を戻す(印刷中とは逆方向に記録紙を搬送する)。次に、1色目のインクによる印刷と同様に、2色目のインクによる印刷を行う。その後、同様にして、3色目のインクによる印刷を行って、フルカラー画像を記録紙に印刷することができる。
In the printer device described in
インクを熱転写するためにサーマルヘッドは発熱するので、印刷中に、サーマルヘッドの温度が上昇する。特許文献1では、サーマルヘッドの温度上昇を抑制するために、冷却ファンによってサーマルヘッドの冷却を行っている。また、サーマルヘッドの熱を冷却ファンへ効率よく伝達するために、熱輸送手段としてヒートパイプを用いている。また、サーマルヘッドとヒートパイプとの間には金属部材が設けられており、当該金属部材は、サーマルヘッドの熱を効率よくヒートパイプへ伝達する。さらに、冷却ファンによる冷却の効率を上げるため、ヒートパイプの末端には放熱フィンが設けられている。
Since the thermal head generates heat to thermally transfer the ink, the temperature of the thermal head rises during printing. In
サーマルヘッドは、印刷動作中にサーマルヘッドに搭載されている電子部品(例えば、制御用の集積回路)の動作保証温度を超えて制御不能に至らないことが必要である。また、サーマルヘッドの温度が高すぎて低濃度の画像が適正に発色できなくなり、印刷が低品位になることを避ける必要がある。さらには、サーマルヘッドの温度が低すぎて高濃度部が適正に発色ができなくなり、印刷が低品位になることを避ける必要もある。 It is necessary that the thermal head does not become uncontrollable beyond the guaranteed operating temperature of an electronic component (for example, a control integrated circuit) mounted on the thermal head during a printing operation. In addition, it is necessary to avoid that the temperature of the thermal head is too high so that a low-density image cannot be appropriately developed and the printing becomes low quality. Furthermore, it is necessary to avoid that the temperature of the thermal head is too low and the high density portion cannot properly develop color, and the printing is not low quality.
したがって、サーマルヘッドの温度は、印刷動作中に所定の上限温度を超えず、かつ所定の下限温度を超えていることが望ましい。そのため、印刷を開始する際には、サーマルヘッドが所定の下限温度を超えるのを待つことになり、速やかに印刷を行うためには、サーマルヘッドの発熱の開始後速やかに、サーマルヘッドが所定の下限温度を超えることが望ましい。 Therefore, it is desirable that the temperature of the thermal head does not exceed the predetermined upper limit temperature during the printing operation and exceeds the predetermined lower limit temperature. For this reason, when printing is started, the thermal head waits for the temperature to exceed a predetermined lower limit temperature, and in order to perform printing quickly, the thermal head is set to the predetermined temperature immediately after the start of heat generation of the thermal head. It is desirable to exceed the lower limit temperature.
通常、所定の上限温度は、サーマルヘッドに搭載されている電子部品の動作保証温度、またはサーマルヘッドによって印刷される画像が適正に発色できなくなる高温側の限界温度のいずれかによって決定される。所定の下限温度は、通常、サーマルヘッドとインクと記録紙の加熱、発色特性に起因する温度であり、サーマルヘッドが印刷する画像の高濃度部が適正に発色できなくなる低温側の限界温度で決定される。 Usually, the predetermined upper limit temperature is determined by either an operation guarantee temperature of an electronic component mounted on the thermal head or a limit temperature on the high temperature side at which an image printed by the thermal head cannot be properly developed. The predetermined lower limit temperature is usually the temperature resulting from the heating and color development characteristics of the thermal head, ink, and recording paper, and is determined by the lower temperature limit temperature at which the high-density part of the image printed by the thermal head cannot properly develop color. Is done.
サーマルヘッドの温度が印刷動作中に所定の上限温度を超えないようにするには、サーマルヘッドの熱容量を大きくして、温度上昇を緩やかすることが考えられる。また、サーマルヘッドにヒートシンクを連結させて、全体としての熱容量を増大させても良い。さらには、冷却ファンによる冷却を強化することも考えられる。しかし、これらの場合には、サーマルヘッドの温度上昇が抑制されるため、サーマルヘッドの発熱開始時から、サーマルヘッドが所定の下限温度を超えるまでの時間が長くなる。つまり、印刷開始のタイミングが遅れてしまう。 In order to prevent the temperature of the thermal head from exceeding a predetermined upper limit temperature during the printing operation, it is conceivable to increase the thermal capacity of the thermal head and moderate the temperature rise. Further, the heat capacity may be increased as a whole by connecting a heat sink to the thermal head. Further, it is conceivable to enhance the cooling by the cooling fan. However, in these cases, since the temperature rise of the thermal head is suppressed, the time from the start of heat generation of the thermal head until the thermal head exceeds the predetermined lower limit temperature becomes longer. That is, the print start timing is delayed.
一方で、印刷動作の開始後速やかに所定の下限温度を超えるためには、サーマルヘッドおよび/または蓄熱部の熱容量を小さくして、温度上昇を急速にすること、または冷却ファンによる冷却を弱める又は停止することが考えられる。しかし、この場合には、サーマルヘッドの温度が急激に上昇し、印刷中に所定の上限温度を超えてしまう。 On the other hand, in order to quickly exceed the predetermined lower limit temperature after the start of the printing operation, the heat capacity of the thermal head and / or the heat storage unit is reduced to increase the temperature rapidly, or cooling by the cooling fan is weakened or It is possible to stop. However, in this case, the temperature of the thermal head increases rapidly and exceeds a predetermined upper limit temperature during printing.
上述のように、2つの相反する事項に対応するため、冷却ファンによる冷却を強化したうえで、一時的に空冷を弱める又は停止させることが考えられる。しかしながら、この場合には、消費電力量の増加という課題がある。これは、印刷動作中の冷却効果を強化したことで、サーマルヘッドの熱が強制的に奪い取られるため、印刷の際にサーマルヘッドに余分な熱エネルギーを投入する必要が生じるためである。特に、1色目のインクによる印刷動作と2色目のインクによる印刷動作との間の休止期間に、サーマルヘッドの温度が急速に低下するため、2色目のインクによる印刷開始時にサーマルヘッドに余分な熱エネルギーを投入する必要が生じる。したがって、サーマルヘッドの発熱後速やかに所定の下限温度を超え、印刷中にサーマルヘッドの温度が所定の上限温度を超えず、かつサーマルヘッドの消費電力量を抑制することが可能なサーマルヘッドが望まれる。 As described above, in order to cope with two contradictory matters, it is conceivable to temporarily weaken or stop the air cooling after enhancing the cooling by the cooling fan. However, in this case, there is a problem of an increase in power consumption. This is because the heat effect of the thermal head is forcibly taken away by strengthening the cooling effect during the printing operation, so that it is necessary to supply extra thermal energy to the thermal head during printing. In particular, during the pause period between the printing operation with the first color ink and the printing operation with the second color ink, the temperature of the thermal head rapidly decreases. It is necessary to input energy. Therefore, it is desirable to have a thermal head that can quickly exceed a predetermined lower limit temperature after heat generation of the thermal head, that does not exceed a predetermined upper limit temperature during printing, and that can suppress power consumption of the thermal head. It is.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、低消費電力で、サーマルヘッドの温度変化を制御可能な画像記録装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image recording apparatus that can control a temperature change of a thermal head with low power consumption.
本発明の画像記録装置は、被記録材に画像を記録するための熱エネルギーを発生するサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドが発生した熱を蓄熱するための蓄熱部であって、前記サーマルヘッドから離れた位置に設けられた蓄熱部と、前記サーマルヘッドから直接または熱伝導部材を介して伝達された熱を前記蓄熱部に伝達するための熱伝達部であって、前記サーマルヘッドによる記録範囲の外まで延びている熱伝達部と、を有し、前記蓄熱部が、前記熱伝達部の前記記録範囲の外に延びている部分において前記熱伝達部と連結可能に設けられており、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態が可変に構成されていることを特徴とする。 An image recording apparatus of the present invention includes a thermal head that generates thermal energy for recording an image on a recording material, and a heat storage unit that stores heat generated by the thermal head, and is separated from the thermal head. A heat accumulator provided at a position, and a heat transfer unit for transmitting heat transmitted from the thermal head directly or through a heat conducting member to the heat accumulator, and is outside the recording range of the thermal head. A heat transfer portion extending to the heat transfer portion, and the heat storage portion is provided so as to be connectable to the heat transfer portion at a portion extending outside the recording range of the heat transfer portion. And the connection state of the said heat-transfer part is comprised variably.
ここで、熱伝達路の熱抵抗が可変という場合、実質的に熱伝達路が分断され、熱抵抗が実質的に無限に大きくなることも含むものとする。 Here, when the heat resistance of the heat transfer path is variable, it also includes that the heat transfer path is substantially cut off and the heat resistance becomes substantially infinite.
低消費電力で、サーマルヘッドの温度変化を制御することができる。 The temperature change of the thermal head can be controlled with low power consumption.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態で詳細に説明する画像記録装置は、テープに塗布されたインクを被記録材に転写する熱転写式のプリンタ装置であるが、本発明の画像記録装置は感熱式のプリンタ装置であっても良い。さらに、本発明は、プリンタ装置に限定されず、サーマルヘッドを有する画像記録装置全般に適用可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The image recording apparatus described in detail in the following embodiments is a thermal transfer type printer apparatus that transfers ink applied to a tape to a recording material. However, the image recording apparatus of the present invention is a thermal type printer apparatus. May be. Furthermore, the present invention is not limited to a printer apparatus, and can be applied to all image recording apparatuses having a thermal head.
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態におけるプリンタ装置の概略平面図であり、図2は図1の2A−2A方向から見たプリンタ装置の概略平面図である。プリンタ装置は、サーマルヘッド1と、サーマルヘッド1で発生した熱を蓄熱する蓄熱部と、を有する。本実施形態では、蓄熱部としてヒートシンク5を用いる。さらに、プリンタ装置は、サーマルヘッド1の熱を蓄熱部へ伝達するための、ヒートパイプ2および熱伝導媒体3を有する。また、プリンタ装置は、サーマルヘッド1の熱を放熱する放熱手段として、放熱フィン4および冷却ファン9を有していても良い。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic plan view of the printer apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view of the printer apparatus viewed from the 2A-2A direction of FIG. The printer apparatus includes a
サーマルヘッド1は、被記録材10に画像を記録するための熱エネルギーを発生する。具体的には、サーマルヘッド1に備えられた、例えば熱抵抗素子のようなヒータによって熱エネルギーを発生する。発熱抵抗素子は例えばセラミックからなる基板に直線状に配列される。プリンタ装置は、サーマルヘッド1によってインクシート7と被記録材10とを圧接した状態で、インクシート7と被記録材10とを搬送する。これにともない、発熱抵抗素子を選択的に通電し、熱エネルギーを発生させて、被記録材10にドットライン状に画像を記録する。本明細書において、画像とは、文字や記号なども含むものとする。
The
サーマルヘッド1は熱伝導媒体3に保持されており、ヒートパイプ2は熱伝導媒体3に接している。熱伝導媒体3は、例えば金属部材であってよく、サーマルヘッド1の熱をヒートパイプ2に伝達する。
The
また、ヒートパイプ2とヒートシンク5との連結部は、連結、分断可能に構成されている。なお、ヒートパイプ2は、密閉空間に揮発性の液体を封入し、液体の蒸発と凝縮のサイクルを繰り返す熱輸送作用を持った熱輸送手段であって良い。
Moreover, the connection part of the
また、プリンタ装置は、インクシート7および被記録材10を搬送するローラ8を有しており、その機能は公知技術と同様であって良い。また、インクシート7と被記録材10とを圧接させた状態で、サーマルヘッド1を発熱させて印刷する動作についても任意の公知技術を用いて行うことができる。サーマルヘッド1には、熱伝導媒体3を介してヒートパイプ2が取り付けられており、サーマルヘッド1で発生する熱は、ヒートパイプ2を介して、ヒートシンク5の方へ輸送される。このように、サーマルヘッド1、熱伝導媒体3、ヒートパイプ2およびヒートシンク5は、サーマルヘッドの熱を蓄熱部としてのヒートシンク5に伝達する熱伝達路を構成しており、これら各々の部材は、熱伝達路を構成する伝達路部分である。プリンタ装置は、ヒートシンク5とヒートパイプ2との連結状態(連結、分断や、連結の強弱の状態)を変化させる手段を有する。このようにして、熱伝達路の熱抵抗が可変に構成されている。
Further, the printer device includes a
次に、ヒートパイプ2とヒートシンク5との連結部の周辺の構成について説明する。図3(a)および図3(b)は、図2と同じ方向からみたヒートシンク5の概略図である。ヒートシンク5は、図示のように、第1の部材31と第2の部材32とが連結されてなる。具体的には、第1の部材31と第2の部材32とが同一の回動軸33を中心に、回動可能に連結している。第1の部材31および第2の部材32は、第1および第2の部材31,32が互いに衝突することによって、一定範囲の角度のみ回動可能になっている。また、第1の部材31と第2の部材32との間には圧縮ばね34が設けられており、第1および第2の部材31,32は、外力のない場合には、ある状態で安定している(図3(a)参照。)。第1の部材31および第2の部材32は、カム35によって印加される外力で回動する(図3(b)参照。)。印刷装置は、カム35を駆動するための駆動手段6を有している。
Next, the configuration around the connecting portion between the
第1の部材31と第2の部材32とには凹条の溝が形成されており、これらの溝が位置合わせされて、筒状の空洞が形成されている。この空洞に、ヒートパイプ2が通されている。図3(a)および図3(b)で示すように、第1および第2の部材31,32が回動すると、ヒートパイプ2とヒートシンク5との連結の圧力は、強くなったり弱くなったりする。また、ヒートパイプ2とヒートシンク5とが、分断されても良い。このようにして、熱伝達路の熱抵抗の大きさが可変となっている。
Concave grooves are formed in the
図3(a)に示す状態では、圧縮ばね34の荷重により、ヒートシンク5とヒートパイプ2とが強く圧接された状態にある。したがって、熱伝達路の熱伝達効率が高い状態、つまり熱伝達路の熱抵抗が低い状態になっている。一方、図3(b)は、圧縮ばね34の弾性力に抗してカム35が回転し、ヒートシンク5の、第1の部材31と第2の部材32とが互いに回動した状態にある。このとき、ヒートシンク5とヒートパイプ2とは離れた状態にあり、熱伝達路の熱抵抗が高い状態になっている。本明細書において、熱伝達路の熱抵抗の変化とは、熱伝達路が実質的に分断されて、熱抵抗が実質的に無限に大きくなることを含むものとする。
In the state shown in FIG. 3A, the heat sink 5 and the
カム35を駆動する駆動手段6は、少なくともモータ・プランジャー(不図示)や圧電素子等のアクチュエータ(不図示)を含み、ギア(不図示)やレバー(不図示)等の一般的な部品で構成されていて良い。例えば、アクチュエータの動作によってカム35が回転することによって、ヒートパイプ2とヒートシンク5とは、圧接状態および離間状態に切り替え可能となる。もちろん、ヒートパイプ2とヒートシンク5とは、完全に離間されず、連結の圧力を弱めたり強めたりするだけであっても良い。
The driving means 6 for driving the
上述のように、サーマルヘッド1から、熱伝導媒体3とヒートパイプ2とを通りヒートシンク5に至るまでの、一連の熱伝達路の連結状態が可変に構成されていることで、当該熱伝達路の熱抵抗を変化させることが可能である。本実施形態では、熱伝達路の連結部は、ヒートパイプ2とヒートシンク5との間の連結部にある。しかし、熱伝達路の連結部は本実施形態の位置に限定されず、どこにあっても良い。
As described above, the connection state of a series of heat transfer paths from the
熱伝達路を構成する部材は、本実施形態に限定されず、様々変更可能である。例えば、熱伝導媒体3を除去し、サーマルヘッド1とヒートパイプ2と連結させてもよく、さらにヒートパイプ2を除去し、サーマルヘッド1とヒートシンク5を連結させても良い。
The member which comprises a heat transfer path is not limited to this embodiment, A various change is possible. For example, the
本実施形態では、図1に示すように、サーマルヘッド1の印刷範囲Pから十分に離れた、印刷範囲Pの外側に、熱伝達路の連結部が設けられている。サーマルヘッド1は、均一で良好な画像を得るために、高精度に調整され均一な加圧ができるように設定される必要がある。そのため、印刷範囲の内側に熱伝達路の連結部があると、当該連結部の状態の変化にともなう振動によって、特に印刷動作中の印刷画像に影響を及ぼす。しかし、図1に示すように、サーマルヘッド1の印刷範囲Pから離れた位置に、熱伝達路の連結部が設けられることで、印刷画像に与える影響を低減することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a heat transfer path connecting portion is provided outside the printing range P, sufficiently separated from the printing range P of the
本実施形態では、このようにヒートパイプ2とヒートシンク5との連結部が印刷範囲Pの外側にある例を説明した。しかし、連結部の動作を印刷範囲Pの内側で行っても印刷に影響がない場合、例えばサーマルヘッド1と熱伝導媒体3とに十分な剛性がある場合や、連結部の連結の圧力が十分に弱い場合等では、印刷範囲Pの内側に熱伝達路の連結部があってもよい。この場合、ヒートパイプ2を使用する必要がなければ、ヒートパイプ2は省略可能である。
In the present embodiment, an example in which the connecting portion between the
次に、本実施形態のプリンタ装置の利点について、以下に説明する。図4(a)は、印刷動作中のサーマルヘッドの温度の時間変化を示したグラフであり、図4(b)はサーマルヘッドで消費されたトータルの消費電力量の時間変化を示したグラフである。グラフでは、本実施形態のプリンタ装置を実線で、以下で説明する比較例1のプリンタ装置を一点鎖線で、以下で説明する比較例2のプリンタ装置を点線で示している。 Next, advantages of the printer apparatus of this embodiment will be described below. FIG. 4A is a graph showing the time change of the temperature of the thermal head during the printing operation, and FIG. 4B is a graph showing the time change of the total power consumption consumed by the thermal head. is there. In the graph, the printer device of this embodiment is indicated by a solid line, the printer device of Comparative Example 1 described below is indicated by a one-dot chain line, and the printer device of Comparative Example 2 described below is indicated by a dotted line.
比較例1のプリンタ装置は、熱伝達路の熱抵抗を変化させる機能を持たず、その他の構成が図1と同様の構成となっている。また、比較例2では、熱伝達路の熱抵抗を変化させる機能を持たず、図1に示すヒートシンク5を取り除いた構成となっており、特許文献1に記載の構成と同様になっている。その上で、プリンタ装置が有する冷却ファンによる冷却を、本実施形態の冷却ファンと比較して強化している。
The printer device of Comparative Example 1 does not have a function of changing the thermal resistance of the heat transfer path, and other configurations are the same as those in FIG. Moreover, in the comparative example 2, it does not have the function to change the thermal resistance of a heat transfer path, has a configuration in which the heat sink 5 shown in FIG. 1 is removed, and is similar to the configuration described in
グラフ中のタイミングAは、印刷開始命令を受けてサーマルヘッド1の発熱抵抗素子に通電し始めるタイミングである。タイミングBは、1色目のインクによる印刷が開始されるタイミングであり、この時までにサーマルヘッド1は所定の下限温度LTに達していなければならない。タイミングCは、1色目のインクによる印刷が終了するタイミングである。タイミングDは、2色目のインクによる印刷を開始するタイミングである。タイミングCとタイミングDとの間に、プリンタ装置は被記録材10を逆方向に戻し、2色目のインクによる印刷の準備を行う。タイミングEは、2色目のインクによる印刷が終了するタイミングである。なお、実際には、2色目のインクによる印刷の後に3色目のインクによる印刷を行うが、説明および図示を簡略化するために、グラフでは、2色目のインクによる印刷が終了するまでの時間について示している。また、印刷する画像の濃度によって、サーマルヘッド1の温度及び消費電力量は変化するが、グラフでは、温度上昇および消費電力量について説明するため、最も温度上昇が顕著である最高濃度の画像を印刷範囲全体に印刷する場合について例示した。
A timing A in the graph is a timing at which energization of the heating resistor element of the
まず、図4(a)のグラフを参照して、サーマルヘッドの温度変化について説明する。本実施形態のプリンタ装置では、ヒートパイプ2とヒートシンク5とを分断した状態(図3(a)参照。)で、一連の印刷動作を開始する。サーマルヘッド1に通電を開始し始めたタイミングAでは、サーマルヘッド1の温度が低いので、急激にサーマルヘッド1の温度が上昇する。ヒートシンク5が分断されているため、サーマルヘッド1の温度変化は比較例2とほぼ同程度になる。そして、発色を開始するタイミングBまでの間に、サーマルヘッド1の温度が所定の下限温度LTに到達する。一方、比較例1のプリンタ装置では、サーマルヘッドからヒートシンクまでの熱伝達路が連結されており、全体の熱容量が大きいため、サーマルヘッドの温度上昇が遅い。したがって、上述のタイミングBまでに、サーマルヘッドが所定の下限温度LTに到達せず、印刷開始(発色開始)のタイミングを遅くせざるを得ない。
First, the temperature change of the thermal head will be described with reference to the graph of FIG. In the printer device of the present embodiment, a series of printing operations is started in a state where the
本実施形態では、印刷中に、サーマルヘッド1の温度が予め設定された基準温度BTを超えたら、熱伝達路の熱抵抗を小さくするように制御する。具体的には、ヒートパイプ2とヒートシンク5とを連結させる。この制御のタイミングが、グラフ中にタイミングFで示されている。それ以降は、比較例1のプリンタ装置と同等程度に、熱伝達路の熱容量が大きい状態となり、サーマルヘッド1の温度変化も比較例1と同じように、温度が上昇する過程でも下降する過程でも、緩やかに変化する。従って、冷却ファン9などの冷却を強化ことなく、印刷中にサーマルヘッド1の温度が、所定の上限温度UT超えないように制御することが可能である。
In the present embodiment, during printing, when the temperature of the
1色目のインクによる印刷が終了したタイミングCから、被記録材10を戻し終えて2色目のインクによる印刷を開始するタイミングDまでは、サーマルヘッドの発熱抵抗素子に通電する必要がない。そのため、サーマルヘッドの温度は単調に下降する。この温度下降の過程においても、本実施形態におけるサーマルヘッド1は、比較例1と同様に、緩やかに温度変化する。一方で、比較例2におけるサーマルヘッドの温度は、冷却ファンによる冷却を強化しているため、急激に温度が低下する。したがって、本実施形態では、2色目のインクによる印刷を開始するタイミングDにおけるサーマルヘッドの温度は、比較例2におけるサーマルヘッドの温度より高い。2色目のインクによる印刷が終了するタイミングEまでは、再び単調に、サーマルヘッドの温度が上昇する。この温度上昇の過程では、比較例1と同様に、緩やかに温度変化するため、冷却ファンなどによる強制冷却を強化することなく、サーマルヘッドの温度を所定の上限温度UT以下に抑えることができる。
It is not necessary to energize the heat generating resistance element of the thermal head from timing C when printing with the first color ink is completed until timing D when the
このように、本実施形態のプリンタ装置では、1色目のインクによる印刷の開始前に、サーマルヘッド1はヒートシンク5と熱的に分断されているため、速やかにサーマルヘッド1の温度が上昇する。さらに、印刷中に、サーマルヘッド1とヒートシンク5とをつなぎ、熱伝達路の熱抵抗を小さくすることで、それ以降のサーマルヘッド1の温度変化を緩やかにすることができる。このように、画像記録中のサーマルヘッド1の温度が予め設定された温度を超えたときに、熱伝達路の熱抵抗を画像記録の開始前の熱伝達路の熱抵抗よりも小さくするように制御する。これにより、サーマルヘッド1に熱エネルギーを投入した後、速やかに、サーマルヘッド1の温度が所定の下限温度LTを超え、印刷中には、サーマルヘッド1の温度が、所定の上限温度UTを超えないように制御可能である。
As described above, in the printer apparatus of the present embodiment, the
次に図4(b)のグラフを参照して、サーマルヘッドのトータルの消費電力量について説明する。1色目および2色目のインクによる印刷中(タイミングAとタイミングCとの間、およびタイミングDとタイミングEとの間)には、サーマルヘッドの発熱抵抗素子に通電するため、消費電力量が単調に増加する。一方、印刷行っておらず、被記録材10を戻している期間(タイミングCとタイミングDとの間)は、通電する必要がないので、消費電力量は増加しない。サーマルヘッドの温度が高いときほど、消費電力量の上昇率は小さくなっているが、これはサーマルヘッドの発熱抵抗素子を所定の温度に到達させるために必要なエネルギーが少なくて良いためである。
Next, the total power consumption of the thermal head will be described with reference to the graph of FIG. During printing with the first color ink and the second color ink (between timing A and timing C and between timing D and timing E), the heating head heating element is energized, so the power consumption is monotonous. To increase. On the other hand, during the period when printing is not performed and the
本実施形態のサーマルヘッド1では、2色目のインクによる印刷が終了するタイミングEまでのトータルの消費電力量は、比較例1におけるプリンタ装置と同程度になっており、比較例2におけるプリンタ装置よりもトータルの消費電力量が抑制されている。これは、比較例2では、冷却ファンによる冷却を強化し、サーマルヘッドの熱を強制的に奪い取るために、サーマルヘッドの発熱抵抗素子に熱エネルギーを余分に投入する必要があるからである。特に、2色目のインクによる印刷を開始するタイミングDにおいて、比較例1のサーマルヘッドは急激に温度低下しているため、2色目の印刷中に、余分の電力を消費する。一方、本実施形態および比較例2におけるサーマルヘッドでは、温度低下が緩やかであり、比較例1ほどサーマルヘッドの熱を奪うことがないため、サーマルヘッドに余分の熱エネルギーを投入する必要がない。したがって、トータルの消費電力量を抑えることができる。
In the
上述のように、本実施形態では、発熱抵抗素子への通電開始のタイミングAから、1色目のインクによる印刷開始のタイミングBまでの期間を短くし、かつサーマルヘッドの消費電力量を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the period from the start timing A of energization to the heating resistor element to the start timing B of printing with the first color ink is shortened and the power consumption of the thermal head is suppressed. Can do.
2色目のインクによる印刷の終了以降、3色目のインクによる印刷が完了するまでの動作については、同様に行われるため、説明を省略する。また、3色のインクを重ねてフルカラー画像を得た後に、透明のオーバーコート層を印刷して、画像の保存性を向上させても良い。 Since the operation from the end of printing with the second color ink to the completion of printing with the third color ink is performed in the same manner, the description thereof is omitted. In addition, after obtaining a full-color image by superimposing the three colors of ink, a transparent overcoat layer may be printed to improve image storage stability.
上述の例では、2色目のインクによる印刷開始前の非印刷期間中に、サーマルヘッドの温度低下を抑制し、2色目のインクによる印刷をサーマルヘッドの温度が高い状態で開始させた。しかし、例えばサーマルヘッドの温度が所定の上限温度に極めて近く、上記の非印刷期間中に急速に冷却する必要がある場合には、熱伝達路の熱抵抗を大きくするよう制御して、サーマルヘッドの温度を急速に低下させても良い。 In the above example, the temperature drop of the thermal head is suppressed during the non-printing period before the start of printing with the second color ink, and printing with the second color ink is started with the temperature of the thermal head being high. However, for example, when the temperature of the thermal head is very close to a predetermined upper limit temperature and it is necessary to cool rapidly during the non-printing period, the thermal head is controlled to increase the thermal resistance of the heat transfer path. The temperature may be lowered rapidly.
以上のように、第1の実施形態におけるプリンタ装置においては、熱伝達路の熱抵抗を印刷動作中に変化させることで、サーマルヘッド1の温度変化を制御することが可能である。急速な温度変化が必要な場合には、熱抵抗を大きくし、温度変化を緩やかにしたい場合には熱抵抗を小さくすることができる。このように温度制御をする結果、冷却ファン9による冷却を強化する必要がなくなるため、消費電力を抑制することができる。
As described above, in the printer device according to the first embodiment, the temperature change of the
更に、熱伝達路の熱抵抗の制御は、サーマルヘッド1の温度だけでなく、室温やプリンタ装置の内部の温度や、印刷する画像の濃淡などを総合的に勘案して行うことが望ましい。もちろん、温度の変化率や、温度が上昇中なのか下降中なのかということも考慮して、熱抵抗の制御を行ってもよく、それにより更に最適な制御が可能となる。
Furthermore, it is desirable to control the thermal resistance of the heat transfer path by comprehensively considering not only the temperature of the
図5はプリンタ装置に設けられた温度センサの配置の一例と、温度制御に関するブロック図を模式的に示したものである。図5では、サーマルヘッド1の温度を検出する温度センサ51と、サーマルヘッド1などが収納される筐体の内部の温度を検出する温度センサ52と、ヒートシンク5の温度を検出する温度センサ53と、が図示されている。これらの温度センサ51〜53としては、例えばサーミスタを用いることができる。温度センサ51〜53で検出された温度の値と印刷画像データとを、制御手段56としてのCPUが演算する。サーマルヘッド1とヒートシンク5との連結状態を変化させるための駆動手段6と、制御手段56とは、通電制御する信号ライン54,55でつながっている。
FIG. 5 schematically shows an example of the arrangement of temperature sensors provided in the printer apparatus and a block diagram relating to temperature control. In FIG. 5, a temperature sensor 51 that detects the temperature of the
また、例えば、印刷中に、サーマルヘッド1の温度が所定の上限温度UTに近づいていても、それ以降の印刷画像の濃度が低ければ、その後のサーマルヘッドの温度上昇が小さいことから、熱伝達路の制御を行わずに印刷を続けても良い。このように、印刷する画像データに応じて、熱伝達路の熱抵抗を制御しても良い。
Further, for example, even if the temperature of the
次に、熱伝達路の熱抵抗の制御を、サーマルヘッド1の温度だけでなく、印刷する画像データを総合的に考慮して決定する例を、図6および図7を用いて説明する。
Next, an example in which the control of the thermal resistance of the heat transfer path is determined by comprehensively considering not only the temperature of the
図6は、印刷中、熱伝達路の熱抵抗が大きい状態にある場合に行うフローチャートの一例である。温度センサ51によってサーマルヘッド1の温度を測定して、サーマルヘッド1の温度がある閾値T1以上であった場合には、それ以降の画像データの濃度を算出する。その濃度の算出値がある閾値X1以上であれば、熱伝達路の熱抵抗を小さくするように制御する。しかし、濃度の算出値がある閾値Xより小さければ、熱伝達路の制御を行わなくても、サーマルヘッド1が上限温度に達しないため、熱伝達路の制御を行う必要はない。画像データの濃度の算出値とは、それ以降の記録する画像の量と濃度とを、総合して算出した値であって良い。
FIG. 6 is an example of a flowchart performed when the thermal resistance of the heat transfer path is high during printing. When the temperature of the
図7は、印刷中、熱伝達路の熱抵抗の小さい状態にある場合に行うフローチャートの一例である。現在の温度センサ51の温度を取得し、サーマルヘッド1の温度がある閾値T2以下であった場合、速やかに温度を上昇させるため、熱伝達路の熱抵抗を大きくするかどうかを判断する。具体的には、以降の画像データの濃度を算出し、その算出値がある閾値X2以上であれば、熱伝達路の熱抵抗を大きくする。しかし、以降の印刷画像データの濃度がある閾値X2より小さければ、熱伝達路の熱抵抗を変化させずに画像の記録を続ける。これは、低い温度のままでも十分に発色が可能であることが予想されるため、熱伝達路の熱抵抗を大きくする必要がないからである。
FIG. 7 is an example of a flowchart performed when the thermal resistance of the heat transfer path is low during printing. The current temperature of the temperature sensor 51 is acquired, and when the temperature of the
更に別の例として、ヒートシンク5の温度を測定する温度センサ53によって、ヒートシンク5の温度を検出し、熱伝達路の熱抵抗の制御を決定するための1つの因子として考慮しても良い。更に、例えばヒートパイプ2とヒートシンク5との連結力(圧接力)を段階的に制御できれば、熱伝達路の熱抵抗を多段階に制御することができる。このように、熱伝達路の熱抵抗を多段階に制御することによって、更に適切な温度制御が可能となる。以下、サーマルヘッドの温度だけでなくヒートシンクの温度を総合的に考慮して、熱伝達路の熱抵抗を制御する例を、図8および図9を用いて説明する。
As yet another example, the temperature of the heat sink 5 may be detected by the temperature sensor 53 that measures the temperature of the heat sink 5 and may be considered as one factor for determining the control of the thermal resistance of the heat transfer path. Further, for example, if the connecting force (pressure contact force) between the
図8は、印刷中、熱伝達路の熱抵抗の大きい状態にある場合に行われるフローチャートの一例である。現在の温度センサ51の温度を取得して、サーマルヘッド1の温度がある閾値T3以上であった場合、所定の上限温度UTに達することを防止するため、熱伝達路の熱抵抗を小さくするかどうかを判断する。具体的には、その時のヒートシンク5の温度がある閾値Z1以下であれば、熱伝達路の熱抵抗を小さくするように制御する。しかし、その時のヒートシンク5の温度がある閾値Z1より大きければ、熱伝達路の熱抵抗を小さくすると、逆にサーマルヘッド1の温度が上昇してしまう可能性があるため、熱伝達路の熱抵抗を変化させないという判断が可能になる。
FIG. 8 is an example of a flowchart performed when the thermal resistance of the heat transfer path is high during printing. When the current temperature of the temperature sensor 51 is acquired and the temperature of the
図9は、印刷中、熱伝達路の熱抵抗の小さい状態である場合に行われるフローチャートの一例である。現在の温度センサ51の温度を取得して、サーマルヘッド1の温度がある閾値T4以下であった場合、できるだけ早く温度を上昇させるため、熱伝達路の熱抵抗を大きくするかどうかを判断する。具体的には、その時のヒートシンク5の温度がある閾値Z2以上であれば、熱伝達路の熱抵抗を大きくするように制御する。しかし、その時のヒートシンク5の温度がある閾値Z2より小さければ、熱伝達路の熱抵抗を大きくすると、逆に温度上昇を妨げる可能性があるので、熱伝達路の熱抵抗を変化させないという判断が可能になる。
FIG. 9 is an example of a flowchart performed when the thermal resistance of the heat transfer path is low during printing. When the temperature of the current temperature sensor 51 is acquired and the temperature of the
上述のように、サーマルヘッド1の温度だけでなく、ヒートシンク5の温度や画像データなどを考慮して、熱伝達路の熱抵抗を制御することで、より信頼性の高いプリンタ装置を提供することができる。もちろん、図6〜図9で示すフローチャートに限定されず、例えばこれらを組み合わせたフローチャートを用いても良い。
As described above, it is possible to provide a printer device with higher reliability by controlling the thermal resistance of the heat transfer path in consideration of not only the temperature of the
本実施形態に係るプリンタ装置は、冷却ファン9および放熱フィン4を有する。しかし、ヒートシンク5の熱容量を十分に大きく設定でき、かつ自然冷却の効率が十分高くなるようにヒートシンク5の表面積や装置内の熱対流の条件が設定できれば、冷却ファン9および放熱フィン4は不要である。この場合、冷却ファン9および放熱フィン4が不要になった分だけ、装置の小型化、装置の軽量化、動作音の静音化、装置の製造コスト等に関しても利点がある。
The printer device according to the present embodiment includes a cooling
本実施形態では、サーマルヘッド1が熱伝導媒体3を介してヒートパイプ2に取り付けられている例を示したが、サーマルヘッド1とヒートパイプ2とが、例えば圧入のような工法で、一体不可分になっていても、同様の効果が得られる。
In the present embodiment, an example in which the
本実施形態で説明したヒートシンク5の構成は一例であって、熱伝達路の熱抵抗が可変なように、ヒートシンク5とヒートパイプ2との連結状態が可変に構成されていれば、これらの具体的な構成については任意である。
The configuration of the heat sink 5 described in the present embodiment is an example. If the connection state between the heat sink 5 and the
また、熱伝達路の連結、分断が行われる連結部は、ヒートシンクとヒートパイプとの間に限定されない。具体的には、熱伝達路は少なくとも2つの伝達路部分からなり、伝達路部分同士が連結される連結部の状態が可変になっていれば良い。また、熱伝達路の連結部において、伝達路部分同士が連結されているときの、接触の面積が可変に構成されることで、熱抵抗が可変になっていても良い。 Further, the connecting portion where the heat transfer path is connected and divided is not limited between the heat sink and the heat pipe. Specifically, the heat transfer path is composed of at least two transfer path portions, and it is only necessary that the state of the connecting portion where the transfer path portions are connected is variable. Moreover, in the connection part of a heat transfer path, when a transfer path part is connected, the area of contact is comprised variably, and thermal resistance may be variable.
また、本実施形態のプリンタ装置では、熱伝達路の熱抵抗を制御するための構成があり、例えばヒートシンク5とヒートパイプ2との連結部や、当該連結部の状態を変化させるための駆動手段6が設けられている。そのため、サーマルヘッド1は、可動することなく、プリンタ装置に固定されている方が安定し、画像の記録の信頼性が高くなる。したがって、印刷動作中に被記録材10とインクシートを圧接し、印刷が終了して被記録材10を戻す際、その圧接を開放するときに、サーマルヘッド1が固定されており、対向側のプラテンローラが移動することが望ましい。
Further, the printer apparatus according to the present embodiment has a configuration for controlling the thermal resistance of the heat transfer path. For example, a connecting portion between the heat sink 5 and the
[第2の実施形態]
図10は本発明の第2の実施形態であるプリンタ装置の概略平面図である。第1の実施形態で述べたヒートシンク5は、主に蓄熱を目的とするものであった。しかし、ヒートシンク5の熱容量を十分に確保できない、又は、プリンタ装置が有する筐体の内部の温度が非常に高くなる場合には、ヒートシンク5に放熱部5aを設けても良い。放熱部5aの放熱面積は、例えば、冷却ファン9による熱交換が可能なように設定される。その他の構成は、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 10 is a schematic plan view of a printer apparatus according to the second embodiment of the present invention. The heat sink 5 described in the first embodiment is mainly intended for heat storage. However, if the heat capacity of the heat sink 5 cannot be secured sufficiently, or the temperature inside the housing of the printer apparatus becomes very high, the heat sink 5 may be provided with a heat radiating portion 5a. The heat radiating area of the heat radiating part 5a is set so that heat exchange by the cooling
このような構成であっても、サーマルヘッド1とヒートパイプ2とヒートシンク5とを一体とする熱伝達路の熱抵抗を変化させることが可能であるので、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
Even with such a configuration, it is possible to change the thermal resistance of the heat transfer path in which the
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。 Although the preferred embodiments of the present invention have been presented and described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is understood that various changes and modifications can be made without departing from the gist. I want to be.
1 サーマルヘッド
2 ヒートパイプ
3 熱伝導媒体
4 放熱フィン
5 ヒートシンク
56 制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記サーマルヘッドが発生した熱を蓄熱するための蓄熱部であって、前記サーマルヘッドから離れた位置に設けられた蓄熱部と、
前記サーマルヘッドから直接または熱伝導部材を介して伝達された熱を前記蓄熱部に伝達するための熱伝達部であって、前記サーマルヘッドによる記録範囲の外まで延びている熱伝達部と、を有し、
前記蓄熱部は、前記熱伝達部の前記記録範囲の外に延びている部分において前記熱伝達部と連結可能に設けられており、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態が可変に構成されていることを特徴とする、画像記録装置。 A thermal head that generates thermal energy for recording an image on a recording material;
Said a heat storage unit for the thermal head to the thermal storage heat generated, said provided at a position apart from the thermal head heat storage unit,
A heat transfer portion for transferring heat transferred from the thermal head directly or via a heat conducting member to the heat storage portion, and a heat transfer portion extending outside a recording range by the thermal head; Have
The heat storage unit is provided so as to be connectable to the heat transfer unit at a portion extending outside the recording range of the heat transfer unit, and a connection state of the heat storage unit and the heat transfer unit is configured to be variable. An image recording apparatus.
前記放熱手段は、前記サーマルヘッドと前記蓄熱部の間に設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の画像記録装置。 A heat dissipating means for dissipating heat generated by the thermal head;
The image recording apparatus according to claim 1, wherein the heat radiating unit is provided between the thermal head and the heat storage unit .
前記制御手段は、前記サーマルヘッドの温度に応じて、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態の制御を行うことを特徴とする、請求項6に記載の画像記録装置。 A temperature sensor for detecting the temperature of the thermal head;
The image recording apparatus according to claim 6, wherein the control unit controls a connection state of the heat storage unit and the heat transfer unit according to a temperature of the thermal head.
前記制御手段は、前記蓄熱部の温度に応じて、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態の制御を行うことを特徴とする、請求項6または7に記載の画像記録装置。 A temperature sensor for detecting the temperature of the heat storage unit;
The image recording apparatus according to claim 6, wherein the control unit controls a connection state between the heat storage unit and the heat transfer unit according to a temperature of the heat storage unit .
前記制御手段は、前記筐体の内部の温度に応じて、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態の制御を行うことを特徴とする、請求項6から8のいずれか1項に記載の画像記録装置。 A housing that houses at least the thermal head; and a temperature sensor that detects a temperature inside the housing;
The said control means controls the connection state of the said heat storage part and the said heat transfer part according to the temperature inside the said housing | casing, The any one of Claim 6 to 8 characterized by the above-mentioned. Image recording device.
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