JP2005231180A - ラインサーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 高品質な印字を提供する。
【解決手段】 印字密度及びサーマルヘッド１２のヘッド温度に基づいてチョッピング制御情報（チョッパパターン及びチョッパ終了期間）が決定され、駆動制御回路２３による発熱素子２４の発熱時間の制御に供される。これにより、サーマルヘッド１２の発熱時間の細かな制御を実現し、高品質な印字を提供することが可能になる。また、チョッピング制御することにより、電流を制御することができるので、電源に対する負荷の低減が可能になり、電源の定格を超えないように制御することが可能になる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ライン状に配列された発熱素子を通電加熱して画像を形成するようにしたラインサーマルプリンタに関する。

従来のラインサーマルプリンタでは、一般的に、ラインサーマルヘッドによる主走査方向の印字とこの方向と直交する方向（副走査方向）への用紙搬送とによって画像を形成するようにしている。このようなラインサーマルプリンタでは、ラインサーマルヘッドにおいてライン状に配列された発熱素子を通電加熱することで、インクリボンを用いる場合にはインクリボンのインクを溶融又は昇華して転写紙に転写し、転写紙として感熱紙を用いる場合には感熱紙の感熱発色によって転写紙にドット形成を行っている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、ラインサーマルヘッドの発熱素子に対する通電制御は、一般的に、印字データに基づく印字パルス信号とストローブパルス信号とをＡＮＤゲートに入力し、それらの印字パルス信号とストローブパルス信号との論理積をとるＡＮＤゲートからの出力信号によって、発熱素子に対する通電を制御するスイッチング回路をオンにすることにより行っている。

特開平８−２５８３１３号公報

上述したようなラインサーマルプリンタにおいては、印字を続けて行ったような場合にラインサーマルヘッドの温度が上昇する。そのため、感熱紙に印字を続けた場合には、熱の蓄積によって次第に感熱紙の発色が濃くなり印字内容が潰れてしまい見にくくなるという問題がある。

本発明は、高品質な印字を提供することを目的とする。

本発明のラインサーマルプリンタは、ライン状に配列された多数個の発熱素子を有するサーマルヘッドと、前記発熱素子を選択的に発熱駆動する駆動制御回路と、サーマルヘッドの温度を検出する手段と、受信した印字データから１ライン毎の印字密度を算出する手段と、前記サーマルヘッドの温度と印字密度とに基づいて、前記駆動制御回路による前記発熱素子の発熱時間のチョッピング制御情報を決定する手段と、を備える。

したがって、印字密度及びサーマルヘッドのヘッド温度に基づいてチョッピング制御情報（チョッパパターン及びチョッパ終了期間）が決定され、駆動制御回路による発熱素子の発熱時間の制御に供される。これにより、サーマルヘッドの発熱時間の細かな制御を実現し、高品質な印字を提供することが可能になる。また、チョッピング制御することにより、電流を制御することができるので、電源に対する負荷の低減が可能になり、電源の定格を超えないように制御することが可能になる。

本発明によれば、サーマルヘッドの発熱時間を制御することにより、高品質な印字を提供することができる。

本発明の実施の一形態を図１ないし図８に基づいて説明する。本実施の形態は、ラベルプリンタへの適用例である。

図１は、ラベルプリンタ１を概略的に示す側面図である。ハウジング４の外部に連続紙２を保持する用紙保持部３が設けられている。本実施の形態のラベルプリンタ１は、この用紙保持部３に保持された連続紙２をハウジング４の内部に引き込み、引き込んだ連続紙２に対してハウジング４の内部に収納された印字機構５によって所定事項を印字する。本実施の形態では、連続紙２としては、ロール状に巻回されたロール紙形態のラベル用紙又はタグ用紙が用いられる。

ハウジング４の内部には、給紙口６から排紙口７に連なる通紙経路８が形成されており、用紙保持部３において回転自在な一対の用紙保持ローラ９に転動自在に保持された連続紙２は給紙口６から通紙経路８に引き込まれ、排紙口７から排紙されるように案内されている。

こうして連続紙２を案内する通紙経路８には、印字機構５が設けられている。印字機構５は、ステッピングモータ１０（図２参照）によって回転駆動される回転自在なプラテンローラ１１と、このプラテンローラ１１に通紙経路８を介して当接するラインサーマルヘッドとしてのサーマルヘッド１２とを主体に形成されている。サーマルヘッド１２は、プラテンローラ１１と平行に配置された支軸１３に回動自在に支持されたヘッド保持板１４に保持されており、このヘッド保持板１４は、図示しないスプリングによってサーマルヘッド１２がプラテンローラ１１に押し付けられる方向に付勢されている。

ここで、印字機構５による印字済み連続紙２の発行形態として、本実施の形態のラベルプリンタ１では、通紙経路８において印字機構５のすぐ下流位置に配置されたラベル剥離板１５を用いて台紙からラベルを剥離して発行する剥離発行、連続紙２をそのままの形態で発行する連続発行、及び、カッタユニット１６を用いて１ラベル毎に台紙をカットしてラベルを発行するか、あるいは、連続紙を所定の単位でカットして発行するカット発行という三種類の発行形態の選択が可能である。もっとも、そのための構造や制御の説明は省略する。

図２は、ラベルプリンタ１の各部の電気的接続を示すブロック図である。プラテンローラ１１を回転駆動するためのステッピングモータ１０やサーマルヘッド１２等の各部は、ＣＰＵ１７等によって構成されたマイクロコンピュータ１８によって駆動制御される。つまり、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するＣＰＵ１７が設けられ、このＣＰＵ１７には固定データを固定的に格納するＲＯＭ１９と可変データを書換え自在に格納するＲＡＭ２０とがシステムバス２１を介して接続されている。ＲＯＭ１９には制御プログラムが格納され、マイクロコンピュータ１８は、ＲＯＭ１９に格納された制御プログラムに従い、ＲＡＭ２０をワークエリアとして利用しつつ各種の処理を実行する。

本実施の形態では、印字機構５における印字動作のためにマイクロコンピュータ１８に駆動制御される各部として、プラテンローラ１１を回転駆動するためのステッピングモータ１０を駆動制御するためのモータドライバ２２と、サーマルヘッド１２を駆動制御するための駆動制御回路としてのヘッドドライバ２３とが設けられている。これらのモータドライバ２２及びヘッドドライバ２３は、システムバス２１を介してＣＰＵ１７に接続されている。

また、本実施の形態のラベルプリンタ１は、ライン型の印字方式を採用することから、サーマルヘッド１２がライン状に備える多数個の発熱素子２４（図３参照）によって主走査方向の印字を行ない、連続紙２の搬送によって生ずるサーマルヘッド１２に対する連続紙２の移動によって副走査方向の印字を行なう。そこで、副走査方向の印字のために、連続紙２の搬送タイミング等の検出が必要となり、本実施の形態では、このような検出のために透過型センサ２５と反射型センサ２６との二種類のセンサを含むセンサ部２７が通紙経路８中に配置されている。これらの透過型センサ２５と反射型センサ２６とは、Ｉ／Ｏポート２８を介してシステムバス２１に接続されている。ここで、透過型センサ２５は、連続紙２として用いられたラベル用紙におけるラベル間の台紙部分を検出するセンサであり、反射型センサ２６は、タグ用紙に印刷された位置検出用のマークを検出するセンサである。

さらに、本実施の形態のラベルプリンタ１では、外部機器から転送された印字データをインターフェース２９を介して取り込み、このインターフェース２９を介して取り込んだ印字データを画像データに変換して画像メモリ３０に展開する。なお、ＣＰＵ１７は、受信した印字データを変換した画像データから１ライン毎の印字密度（１ラインにおける黒画素の割合）を算出する。そこで、それらのインターフェース２９及び画像メモリ３０も、システムバス２１を介してＣＰＵ１７に接続されている。

加えて、サーマルヘッド１２のヘッド基板（図示せず）にはサーミスタ及びＡＤコンバータ（いずれも図示せず）が取り付けられており、このサーミスタによる検出信号（ヘッド温度情報）はＡＤコンバータによりデジタル値に変換されてＣＰＵ１７に取り込まれるように接続されている。

次に、サーマルヘッド１２を駆動する駆動制御回路であるヘッドドライバ２３について詳述する。図３は、ヘッドドライバ２３の構成を示す回路図である。このヘッドドライバ２３では、図示しない電源回路からの２４Ｖをサーマルヘッド１２の多数個、例えば２５６０個の発熱素子２４に選択的に印加することができるように構成されている。電圧を発熱素子２４に選択的に印加するための構造として、ヘッドドライバ２３は、各発熱素子２４に対応させて、スイッチングトランジスタとして作用する複数個のトランジスタ３１を備える。そして、各トランジスタ３１のオン・オフを制御するためのベースには、それぞれＡＮＤゲート３２が接続され、これらのＡＮＤゲート３２からの出力信号が入力されるようになっている。

ここで、ＡＮＤゲート３２の入力側には、ストローブ信号ＳＴＢ及び発熱時間制御信号ＴＨＥＮＢが入力するＮＯＲゲート３５からの出力信号と、データラッチ信号ＬＡＴＣＨとが入力されるように構成されている。

つまり、入力されるクロック信号ＣＬＫを基準クロックとして動作するＤタイプのフリップフロップ回路（ＦＦ回路）３３が設けられ、このＦＦ回路３３には画像メモリ３０に展開された画像データがヘッド出力データとしてサーマルヘッド１２の１ライン分ずつシリアル入力されるように構成されている。そして、そのＦＦ回路３３にシリアル入力された１ライン分の画像データはラッチ回路３４にパラレル出力されるように構成されている。各ラッチ回路３４は、データラッチ信号ＬＡＴＣＨの入力によってデータラッチ信号ＬＡＴＣＨをＡＮＤゲート３２の一方の入力端子に入力するように構成されている。

一方、ストローブ信号ＳＴＢ及び発熱時間制御信号ＴＨＥＮＢは、マイクロコンピュータ１８によって生成されてＣＰＵ１７の制御によりＮＯＲゲート３５に入力され、ＮＯＲゲート３５からの出力信号がＡＮＤゲート３２のもう一方の入力端子に入力される。

次いで、作用について説明する。まず、印字動作のためにヘッドドライバ２３で行われる基本的な制御について説明する。ＣＰＵ１７の制御により、画像メモリ３０に展開された画像データは、１ライン毎にＦＦ回路３３にシリアル転送される。ＦＦ回路３３にシリアル転送された画像データは、ＦＦ回路３３からラッチ回路３４にパラレル転送され、ラッチセットされる。この状態でラッチ回路３４にデータラッチ信号ＬＡＴＣＨが一括入力されると、画像データに基づいてラッチセットされていたラッチ回路３４はデータラッチ信号を対応するＡＮＤゲート３２に出力する。この際、ＣＰＵ１７は、このようなヘッドドライバ２３の動作に同期するようにストローブ信号ＳＴＢ及び発熱時間制御信号ＴＨＥＮＢをＮＯＲゲート３５を経由してＡＮＤゲート３２に出力する。これにより、ＡＮＤゲート３２から出力信号が発生してトランジスタ３１のベースに出力される。こうして、対応する発熱素子２４に電圧が印加され、発熱素子２４が発熱駆動される。

ところで、本実施の形態のラベルプリンタ１では、印字動作に際し、１ｄｏｔ印字について履歴制御するようにしている。図４は、履歴制御の一例を示すものである。図４に示すように、ヘッド出力データは、今回の生データ及び次回の生データの反転データ（履歴データ）である。このように１ｄｏｔ印字を「生データ」及び「履歴データ」として出力することで、図４に示すように一定の場合には発熱素子２４の発熱駆動が１／２になるので、サーマルヘッド１２の蓄熱による温度上昇を制限して印字品質を向上させるとともに、消費電力を抑えることができる。この場合、連続紙２の搬送を駆動制御するステッピングモータ１０の動きで見ると、Ａ相励磁時に「生データ」が印字され、Ｂ相励磁時に「履歴データ」が印字されることになり、合わせて１ｄｏｔとなる（図８参照）。

このような「生データ」及び「履歴データ」の印字は、それぞれ別のテーブルに従って制御される。本実施の形態のラベルプリンタ１では、図５（ａ）の「生データ」用のヘッドコントロールテーブルＴ１、図５（ｂ）の「生データ」用のチョッパパターンテーブルＴ２、図６（ａ）の「履歴データ」用のヘッドコントロールテーブルＴ３、図６（ｂ）の「履歴データ」用のチョッパパターンテーブルＴ４がＲＯＭ１９に記憶されている。「生データ」用のヘッドコントロールテーブルＴ１及び「履歴データ」用のヘッドコントロールテーブルＴ３は、印字密度とヘッド温度との組み合わせに基づいてチョッパパターンとチョッパ終了期間とを決定するものである。

また、ＲＯＭ１９には、図７に示すような印字密度に基づいて印字速度を決定する速度テーブルＴ５も記憶されている。すなわち、印字密度が低い時には印字速度を高速にし、印字密度が高い時には印字速度をて低速にするものである。このようにＣＰＵ１７が受信した印字データを変換した画像データから算出した１ライン毎の印字密度（１ラインにおける黒画素の割合）に基づいて印字速度を決定することにより、高品質な印字を提供することが可能になる。

図８は、１ｄｏｔのヘッドコントロール制御を例示するタイミングチャートである。図８に示すように、１ｄｏｔの印字は、印字の生データがサーマルヘッド１２へとデータ転送されるとともに、この生データの印字密度及びサーマルヘッド１２のヘッド温度に基づいて「生データ」用のヘッドコントロールテーブルＴ１と「生データ」用のチョッパパターンテーブルＴ２とから決定されたチョッピング制御情報（チョッパパターン及びチョッパ終了期間）に応じた発熱時間制御信号ＴＨＥＮＢがサーマルヘッド１２へと出力されることにより、生データが印字される。次いで、履歴制御を入れた履歴データがサーマルヘッド１２へとデータ転送されるとともに、この履歴データの印字密度及びサーマルヘッド１２のヘッド温度に基づいて「履歴データ」用のヘッドコントロールテーブルＴ３と「履歴データ」用のチョッパパターンテーブルＴ４とから決定されたチョッピング制御情報（チョッパパターン及びチョッパ終了期間）に応じた発熱時間制御信号ＴＨＥＮＢがサーマルヘッド１２へと出力されることにより、履歴データが印字される。この動作を繰り返すことで印字が行なわれる。

このように印字密度及びサーマルヘッド１２のヘッド温度に基づいてチョッピング制御情報（チョッパパターン及びチョッパ終了期間）を決定し、印字密度に基づいて印字速度を決定して印字制御を行なうことによって、サーマルヘッド１２の発熱時間の細かな制御を実現し、高品質な印字を提供するとともに、電源の定格を超えないように制御することが可能になる。

このように本実施の形態によれば、印字密度及びサーマルヘッド１２のヘッド温度に基づいてチョッピング制御情報（チョッパパターン及びチョッパ終了期間）が決定され、ヘッドドライバ２３による発熱素子２４の発熱時間の制御に供される。これにより、サーマルヘッド１２の発熱時間の細かな制御を実現し、高品質な印字を提供することが可能になる。また、チョッピング制御することにより、電流を制御することができるので、電源に対する負荷の低減が可能になり、電源の定格を超えないように制御することが可能になる。

また、印字密度に基づいて印字速度を決定することにより、高品質な印字を提供することが可能になる。

さらに、１ｄｏｔ印字について履歴制御し、１ｄｏｔ印字を生データ及び履歴データとして出力することにより、サーマルヘッド１２の蓄熱による温度上昇を制限して印字品質を向上させるとともに、消費電力を抑えることが可能になる。

本発明の実施の一形態のラベルプリンタを概略的に示す側面図である。 ラベルプリンタの各部の電気的接続を示すブロック図である。 ヘッドドライバの構成を示す回路図である。 （ａ）は履歴制御されたヘッド出力データの一例を示す説明図、（ｂ）はその印字例を示す説明図である。 （ａ）は「生データ」用のヘッドコントロールテーブルを示す模式図、（ｂ）は「生データ」用のチョッパパターンテーブルを示す模式図である。 （ａ）は「履歴データ」用のヘッドコントロールテーブルを示す模式図、（ｂ）は「履歴データ」用のチョッパパターンテーブルを示す模式図である。 速度テーブルを示す模式図である。 １ｄｏｔのヘッドコントロール制御を例示するタイミングチャートである。

符号の説明

１…ラインサーマルプリンタ、１２…サーマルヘッド、２３…駆動制御回路、２４…発熱素子

Claims (3)

1. ライン状に配列された多数個の発熱素子を有するサーマルヘッドと、
   前記発熱素子を選択的に発熱駆動する駆動制御回路と、
   前記サーマルヘッドの温度を検出する手段と、
   受信した印字データから１ライン毎の印字密度を算出する手段と、
   前記サーマルヘッドの温度と印字密度とに基づいて、前記駆動制御回路による前記発熱素子の発熱時間のチョッピング制御情報を決定する手段と、
   を備えるラインサーマルプリンタ。
2. 前記受信した印字データから１ライン毎の印字密度を算出する手段から算出された印字密度に基づいて印字速度を決定して印字制御を行なう、
   請求項１記載のラインサーマルプリンタ。
3. ヘッド出力データとして１ｄｏｔ印字について履歴制御を行う、
   請求項１または２記載のラインサーマルプリンタ。
   

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