JP2005096117A - サーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 サーマルプリンタにおいて、ローラの回転むらに起因して生じるプリント画像の濃度むらを防止する。
【解決手段】 キャプスタンローラ１３の軸１３ａに、エンコーダ１５とギア２２を設けている。ギア２２の周縁部の一箇所に突起２２ａを形成し、この通過をフォトセンサ２７が監視する。ステッピングモータ２５の駆動力が減速ギア２３，２２を経てキャプスタンローラ１３に伝達され、回転する。システムコントローラ２０は、フォトセンサ２７からの突起検出パルス，エンコーダ１５からのスリット検出パルス，モータドライバ２８からのモータ駆動パルスにより、１ライン毎のスリット検出パルスのカウント数からなる回転むらデータをメモリ３７に記憶する。プリント時には、メモリ３７から回転むらデータが読み出され、１ラインの記録毎に各発熱素子の発熱量が制御される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱転写記録方式や感熱記録方式のサーマルプリンタに関するものである。

サーマルプリンタには、サーマルヘッドでインクフイルムを加熱してインクを記録紙に転写する昇華型の熱転写記録方式と、サーマルヘッドで感熱記録紙を直接に加熱して発色させる感熱記録方式とが知られている。いずれの方式のサーマルプリンタでも、複数の発熱素子を主走査方向にライン状に配列したサーマルヘッドを用い、このサーマルヘッドに対して記録紙を副走査方向に移動させながら、各発熱素子を発熱させて記録紙上に画像を１ラインずつ記録する。また、発熱データに応じて発熱素子の発熱量を制御することで、記録紙上に形成されるドットの濃度を変えて、画素の階調を表現することができる。

記録紙を副走査方向に移動させる搬送ローラ対は、キャプスタンローラとピンチローラからなり、キャプスタンローラは、モータの回転が複数のギアを介して伝達され、回転される。ところが、モータ，ギア，キャプスタンローラの各噛合部分には、遊びがあるとともに、各部品そのものにもわずかながら偏芯等の製造誤差があるため、キャプスタンローラが１回転する間に、キャプスタンローラの回転速度が変動する、いわゆる回転むらを生じることが多い。

キャプスタンローラの回転むらは、記録紙の送りむらとなって現れるから、送り速度が速いラインでは、画素濃度が低くなり、送り速度が遅いラインでは、画素濃度が高くなる。この結果、プリント画像に濃度むらが発生する。さらに、カラープリンタの場合には、記録濃度が各色ごとに異なるため、色の再現性が悪化したり、各色の記録される位置がずれるために色ずれが発生する。これを改善するため、従来のプリンタでは、高精度モータや高精度ギアを採用し、キャプスタンローラを高精度に回転させるようにしている。

一方、本出願人は、特許文献１において、記録紙のタイミングマークをセンサで検出することで記録紙の搬送速度を検出し、この記録紙の搬送速度に応じて各ラインの熱記録を行うタイミングを調節することにより、記録紙の搬送速度の変化による濃度むら及び色ずれの発生を防止するサーマルプリンタを提案している。

特開２００１−２３９６８６号公報

上記のような高精度モータや高精度ギアの採用は、プリンタの製造コストを高騰させるという問題点がある。また、上記特許文献１記載のプリンタでは、記録紙にタイミングマークを付する必要があるため、記録紙のコスト を招き、ランニングコストがかかるという欠点を有する。

本発明は、製造コストやランニングコストを高くすることなく、ローラの回転むらに起因して生じるプリント画像の濃度むらを防止するサーマルプリンタを提供することを目的とする。

本発明のサーマルプリンタは、複数の発熱素子を主走査方向にライン状に配列したサーマルヘッドを用い、このサーマルヘッドに対して記録紙をローラにより副走査方向に移動させながら、各発熱素子を発熱させて記録紙上に画像を１ラインずつ記録するサーマルプリンタにおいて、前記ローラが１回転する間の回転むらを１ライン分の記録紙を送る毎に測定する測定装置と、前記回転むらの測定データを記憶するメモリと、このメモリから読み出した回転むらの測定データに基づいて、１ラインずつ画像を記録する毎に、各発熱素子の発熱量を制御する制御装置とからなることを特徴とする。

また、前記測定装置は、前記ローラが１回転するタイミングを検出する１回転検出センサと、前記ローラが一定角度回転する毎に１個のパルス信号を出力するエンコーダと、このエンコーダから出力されるパルス信号の個数を、前記ローラが１ライン分の記録紙を送る毎に、カウントするカウンタとを備えたことを特徴とする。

本発明のサーマルプリンタは、ローラが１回転する間の回転むらデータをメモリに記憶しておき、このメモリから読み出した回転むらデータに基づいて１ラインずつ画像を記録する毎に各発熱素子の発熱量を制御するので、製造コストやランニングコストを高くすることなく、ローラの回転むらに起因して生じるプリント画像の濃度むらを防止でき、高画質のプリントを作成できる。

また、ローラが１回転する間に、エンコーダから出力されるパルス信号の個数をローラが１ライン分の記録紙を送る毎にカウントするので、簡単な構成で確実にローラの回転むらを測定できる。

本発明の感熱プリンタの要部を示す図１において、モノクロ画像をプリントする感熱プリンタには、感熱記録紙１１を挟んで搬送する搬送ローラ対１２が設けられている。前記感熱記録紙１１は、通常の環境下では発色しない１つの感熱発色層を備えている。前記搬送ローラ対１２は、キャプスタンローラ１３とピンチローラ１４とからなる。前記キャプスタンローラ１３の軸１３ａには、エンコーダ１５が設けられている。

前記エンコーダ１５は、軸１３ａに固定され、多数のスリット１７ａが放射状に一定ピッチで形成されたエンコード板１７と、前記スリット１７ａの通過を監視するフォトセンサ１８とから構成されている。すなわち、エンコード板１７が一定角度回転する毎に、フォトセンサ１８から１個のパルス信号（以下スリット検出パルスという）が出力され、システムコントローラ２０に入力される。このシステムコントローラ２０には、スリット検出パルスをカウントするカウンタ２０ａが内蔵されている。

前記カウンタ２０ａは、本実施形態では、例えばキャプスタンローラ１３が１ライン分の感熱記録紙１１を搬送する毎にリセットされ、キャプスタンローラ１３が１ライン分の感熱記録紙１１を搬送する間に、フォトセンサ１８から出力されるスリット検出パルスの個数をカウントする。このカウント数は、キャプスタンローラ１３が１ライン分の感熱記録紙１１を搬送する間のキャプスタンローラ１３の回転速度と対応しており、等速の理想状態では、常に一定の数、例えば６個になる。しかしながら、実際には、キャプスタンローラ１３の回転速度が変動する（回転むらがある）ため、スリット検出パルスのカウント数は、５個になったり、７個になったりする。

前記キャプスタンローラ１３の軸１３ａの端部には、ギア２２が固定されている。このギア２２には、減速ギア２３を介して、ステッピングモータ２５のピニオンギア２４が噛合している。前記ギア２２の周縁部の一箇所には、ギア２２の外方へ突き出した棒状の突起２２ａが形成されている。そして、前記ギア２２の近傍には、突起２２ａの通過を監視するフォトセンサ２７が配置されている。

前記フォトセンサ２７からは、キャプスタンローラ１３が１回転する毎に、パルス信号（以下突起検出パルスという）が出力され、この突起検出パルスはシステムコントローラ２０に入力される。突起検出パルスからキャプスタンローラ１３の所定の回転角度から同じ回転角度までの１回転が特定される。

前記１ライン毎のスリット検出パルスのカウント数と、前記突起検出パルスとから、キャプスタンローラ１３が１回転する間に生じる、すなわちステッピングモータ２５からキャプスタンローラ１３に至る搬送系全体に固有の回転むらが判る。この回転むらデータは、フラッシュメモリ等の不揮発メモリであるメモリ３７に記憶される。

前記ステッピングモータ２５には、モータドライバ２８が接続されている。このモータドライバ２８は、システムコントローラ２０からの指令信号に従って、一定周期のパルス信号（以下モータ駆動パルスという）をステッピングモータ２５に出力し、ステッピングモータ２５を駆動する。

前記ステッピングモータ２５は、１個のモータ駆動パルスにより、キャプスタンローラ１３が感熱記録紙１１を１ライン分搬送するだけ駆動される。モータドライバ２８から出力されるモータ駆動パルスは、１ラインの搬送タイミングを検知するため、システムコントローラ２０にも入力される。

前記搬送ローラ対１２の上流には、感熱記録紙１１を加熱して画像を記録するサーマルヘッド３０と、感熱記録紙１１を挟んでサーマルヘッド３０と対峙した位置に配置されたプラテンローラ３１とが設けられている。サーマルヘッド３０には、主走査方向にライン状に長い発熱素子アレイ３０ａが設けられ、これが熱記録時には、プラテンローラ３１を台として感熱記録紙１１に押しつけられる。

前記サーマルヘッド３０には、システムコントローラ２０からの指令信号に従ってサーマルヘッド３０を駆動するヘッドドライバ３３が接続されている。このヘッドドライバ３３には、フレームメモリ３５から１ライン分ずつ画像データを順次に取り込むラインメモリ３４が接続されている。

次に、上記実施形態の作用について説明する。工場で感熱プリンタの組立てが完了した後、出荷前に、キャプスタンローラ１３の回転むらを測定する。このために、感熱プリンタの電源をオンにしてから、感熱プリンタを回転むら測定モードにセットし、測定用の感熱記録紙１１をセットする。なお、キャプスタンローラ１３の回転むらは、ステッピングモータ２５からキャプスタンローラ１３に至る搬送系固有のものであり、長期間にわたってほとんど変化することがないため、本実施形態では、出荷前の１回だけ測定することとする。

プリント開始ボタンを押すと、まずシステムコントローラ２０からの指令信号に従って、図２に示すように、モータドライバ２８がモータ駆動パルスを一定間隔でステッピングモータ２５に与え、ステッピングモータ２５の駆動を開始する。このステッピングモータ２５の駆動により、ピニオンギア２４，減速ギア２３を介して、ギア２２，エンコード板１７及びキャプスタンローラ１３が回転し、キャプスタンローラ１３とピンチローラ１４が感熱記録紙１１を挟んで搬送する。

ギア２２及びエンコード板１７の回転に従って、システムコントローラ２０には、前記モータ駆動パルスの他、フォトセンサ２７からは突起検出パルスが、またフォトセンサ１８からはスリット検出パルスが、それぞれ入力される。システムコントローラ２０に１個の突起検出パルスが入力されると同時に、システムコントローラ２０は、カウンタ２０ａをリセットし、フォトセンサ１８から入力されるスリット検出パルスをカウントする。

システムコントローラ２０は、モータ駆動パルスが入力されると、カウンタ２０ａをリセットし、それまでの間にカウントしたカウント数、例えば５個をメモリ３７に記憶する。カウンタ２０ａは、リセットされた次の瞬間から、入力されるスリット検出パルスをカウントする。そして、システムコントローラ２０は、次のモータ駆動パルスが入力されると、カウンタ２０ａをリセットし、それまでの間にカウントしたカウント数、例えば６個をメモリ３７に記憶する。そして、システムコントローラ２０は、同じシーケンスを、次の突起検出パルスを受け取るまで、すなわちキャプスタンローラ１３が１回転するまで続ける。

本実施形態では、キャプスタンローラ１３が１回転する間に、７２０本のラインが記録され、各ライン毎のスリット検出パルスのカウント数が、キャプスタンローラ１３の回転むらデータとしてメモリ３７に記憶される。この回転むらデータについて説明する。

キャプスタンローラ１３の回転速度にむらが一切ない理想状態では、各ライン毎のカウント数が全て同じ数、例えば６個となるが、実際には、例えば、第１ラインのカウント数は５個、第２ラインのカウント数は６個、第３ラインのカウント数は７個、・・・、第７２０ラインのカウント数は６個というように変動する。

第１ラインから第７２０ラインまでの各ラインにおけるカウント数と、理想値（例えば６個）との差が、キャプスタンローラ１３の各ライン毎の回転むらである。そして、キャプスタンローラ１３が１回転する間の回転むらは、図２の最下方に示すようにウエーブ状になる。なお、各ラインの幅、すなわち１ドットの大きさは、約０．０８ｍｍである。

このようにキャプスタンローラ１３の回転むらデータがメモリ３７に記憶された後、感熱プリンタが出荷される。この感熱プリンタを客が購入し、電源を投入した後、プリントしようとする画像データをメモリカード等から取り込む。この画像データは、フレームメモリ３５に記憶される。客がプリント開始ボタンを押すと、感熱記録紙１１が給紙される。感熱記録紙１１の記録エリアの端がサーマルヘッド３０の真上に来ると、フレームメモリ３５から１ライン分の画像データがラインメモリ３４に読み込まれる。

ラインメモリ３４からヘッドドライバ３３に１ライン分の画像データが送られると、この画像データが各画素毎の駆動データに変換され、サーマルヘッド３０に送られる。前記駆動データは、バイアス熱エネルギーを発生するバイアス用駆動データと、階調表現熱エネルギーを発生させるための階調用駆動データとからなる。

前記ヘッドドライバ３３により第１ラインの画像データが各画素毎の駆動データに変換される際には、システムコントローラ２０は、フォトセンサ２７，１８から入力される突起検出パルスとスリット検出パルスから、記録すべき第１ラインが、メモリ３７に記憶されている回転むらデータの何番目のラインに対応するかを特定する。

例えば、記録すべき第１ラインが回転むらデータの第３ラインに対応している場合には、回転むらデータの第３ラインはスリット検出パルスが理想値６個より２個多い８個であるから、その分だけキャプスタンローラ１３の回転速度が速くなる。したがって、システムコントローラ２０はヘッドドライバ３３を制御し、第１ラインを記録する際には、発熱素子アレイ３０ａの各発熱素子が通常より高いバイアス熱エネルギーを発生して、感熱記録紙１１に与えられる単位面積当たりの熱エネルギーが一定になるように、バイアス用駆動データを変更する。

第２ラインを記録する際には、システムコントローラ２０は、回転むらデータの第４ラインを参照して、ヘッドドライバ３３を制御し、バイアス用駆動データを変更する。以下、同様のシーケンスが繰り返され、濃度むらがない画像が感熱記録紙１１に記録される。

なお、本実施形態では、説明を簡単にするために、図２に示すように、突起検出パルスをモータ駆動パルスに一致させたが、厳密には、両者のタイミングは、互いにずれているのが一般的である。この場合、例えば、突起検出パルスを検出した後、最初に入力されたモータ駆動パルスを第１個のモータ駆動パルスとしてスリット検出パルスのカウントを開始し、第７２１個目のモータ駆動パルスの入力で、キャプスタンローラの１回転とみなす。

以上説明した実施形態は、本発明をモノクロの感熱プリンタに適用した例であったが、本発明はこれに限定されることなく、カラー感熱プリンタに適用することができる。カラー感熱プリンタでは、感熱記録紙として、例えばイエロー感熱発色層，マゼンタ感熱発色層，シアン感熱発色層を順次に層設した周知のカラー感熱記録紙を用いることができる。このカラー感熱記録紙を用いるカラー感熱プリンタでは、カラー感熱記録紙を往復移動させ、三色面順次で各色を記録するとともに、各色の記録時に、キャプスタンローラの回転むらデータにより、それぞれのバイアス用駆動データを補正する。なお、カラー感熱記録紙は、上記３色の感熱発色層を有するものに限らず、例えば黒色を加えた４色の感熱発色層を有するものでもよい。

また、上記実施形態は、搬送ローラ対によって感熱記録紙を搬送するタイプの感熱プリンタであったが、本発明はこれに限定されることなく、回転ドラムに感熱記録紙を巻き付けて回転させ、回転ドラムの近傍に設けたサーマルヘッドで熱記録するタイプの感熱プリンタにも適用できる。この場合には、回転ドラムの回転速度を計測するエンコーダと、回転ドラムの１回転を検出するセンサとを設ける。

また、上記実施形態では、バイアス用駆動データを補正したが、画像データを補正してもよい。また、上記実施形態では、発熱素子の発熱量をパルスの幅や数で制御したが、電圧で制御してもよい。

また、搬送系の回転むらは、長期間にわたってほとんど変化しないため、回転むらの測定を工場出荷前の一度だけ行ったが、経年変化により変化する場合もあり得る。これを考慮して、例えば、プリンタに電源を投入する毎や、１年に一度ずつ回転むらの測定を行うように設定してもよい。また、上記実施形態は、本発明を感熱プリンタに適用した例であったが、本発明はこれに限定されることなく、昇華型熱転写プリンタにも適用できる。

本発明は、感熱プリンタに適用される他に、昇華型熱転写プリンタにも適用される。

本発明の感熱プリンタの要部を示す説明図である。 キャプスタンローラの回転むらを示すタイミングチャートである。

符号の説明

１１ 感熱記録紙
１２ 搬送ローラ対
１３ キャプスタンローラ
１５ エンコーダ
１８，２７ フォトセンサ
２０ システムコントローラ
２０ａ カウンタ
２２ ギア
２２ａ 突起
２５ ステッピングモータ
２８ モータドライバ
３０ サーマルヘッド
３７ メモリ

Claims (2)

1. 複数の発熱素子を主走査方向にライン状に配列したサーマルヘッドを用い、このサーマルヘッドに対して記録紙をローラにより副走査方向に移動させながら、各発熱素子を発熱させて記録紙上に画像を１ラインずつ記録するサーマルプリンタにおいて、
   前記ローラが１回転する間の回転むらを１ライン分の記録紙を送る毎に測定する測定装置と、前記回転むらの測定データを記憶するメモリと、このメモリから読み出した回転むらの測定データに基づいて、１ラインずつ画像を記録する毎に、各発熱素子の発熱量を制御する制御装置とからなることを特徴とするサーマルプリンタ。
2. 前記測定装置は、前記ローラが１回転するタイミングを検出する１回転検出センサと、前記ローラが一定角度回転する毎に１個のパルス信号を出力するエンコーダと、このエンコーダから出力されるパルス信号の個数を、前記ローラが１ライン分の記録紙を送る毎に、カウントするカウンタとを備えたことを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタ。

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