JP2005271322A - Thermal printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録材料に画像を記録するサーマルヘッドと、サーマルヘッドを加熱するための加熱手段とを有するサーマルプリンタに関する。 The present invention relates to a thermal printer having a thermal head for recording an image on a recording material and a heating unit for heating the thermal head.
サーマルプリンタ、例えばカラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドに設けられた発熱素子アレイをカラー感熱記録紙に圧接させ、プリントデータに合わせて各発熱素子を発熱させることで、多階調および多色の印画を行っている。 In a thermal printer, for example, a color thermal printer, a heat generating element array provided in a thermal head is pressed against color thermal recording paper, and each heat generating element generates heat in accordance with print data, so that multi-tone and multi-color printing can be performed. Is going.
適切な濃度およびカラーバランスのプリントを得るためには、各発熱素子をプリントデータに応じた温度に発熱させることが必要である。しかしながら、記録開始直後はサーマルヘッドの温度が低いため、充分な濃度に発色させることができない。 In order to obtain a print having an appropriate density and color balance, it is necessary to heat each heating element to a temperature corresponding to the print data. However, since the temperature of the thermal head is low immediately after the start of recording, it is impossible to develop a color with sufficient density.
上記のような問題を解決するために、従来のサーマルプリンタでは、サーマルヘッドを記録待機時に予備加熱するヒータと、サーマルヘッドの温度を測定する温度センサとを設け、サーマルヘッドの温度が常に目標温度となるように、温度センサの測定結果に応じてヒータの駆動を制御している(特許文献1〜3参照)。
In order to solve the above problems, in the conventional thermal printer, a heater for preheating the thermal head during recording standby and a temperature sensor for measuring the temperature of the thermal head are provided, and the temperature of the thermal head is always the target temperature. The driving of the heater is controlled according to the measurement result of the temperature sensor (see
特許文献1〜3に記載のサーマルプリンタのように、温度センサの測定結果に応じてヒータの駆動を制御する場合、サーマルヘッドの温度を目標温度で一定にするための手法としては、PID制御が考えられる。しかしながら、PID制御を採用した場合、制御パラメータの選定に多大な労力が掛かり、生産コストが嵩むという問題がある。
As in the thermal printers described in
一方、ヒータを単にオンオフ制御する方法は、PID制御と比較して制御自体は簡単になるため、安価な生産コストで前述の制御を行うことが可能となる。但し、その分温度変動の振幅が大きくなり、また、温度センサでサーマルヘッドの温度を測定してから、画像の記録を開始するまでにタイムラグがあるため、画像記録開始時のサーマルヘッドの温度がばらつき、これに起因する濃度ムラが発生するという問題がある。 On the other hand, since the method of simply on / off controlling the heater is simpler than the PID control, the aforementioned control can be performed at a low production cost. However, the amplitude of the temperature fluctuation increases accordingly, and there is a time lag between the measurement of the thermal head temperature by the temperature sensor and the start of image recording, so the temperature of the thermal head at the start of image recording is There is a problem that variations and density unevenness due to the variations occur.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡単な構成および手法でサーマルヘッドの温度制御を行いつつ、高画質なプリントを得ることができるサーマルプリンタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a thermal printer capable of obtaining high-quality prints while performing temperature control of the thermal head with a simple configuration and technique.
上記目的を達成するために、本発明は、記録材料に画像を記録するサーマルヘッドと、サーマルヘッドを加熱するための加熱手段とを有するサーマルプリンタにおいて、サーマルヘッドの温度を測定する温度測定手段と、サーマルヘッドの目標温度をTa、前記温度測定手段によるサーマルヘッドの測定温度をTmとした場合、サーマルヘッドで画像を記録していない非画像記録時には、Tm<Taになると前記加熱手段をオンさせ、Tm≧Taになると前記加熱手段をオフさせ、サーマルヘッドで画像を記録する画像記録時には、前記加熱手段をオフさせるとともに、前記加熱手段のオンオフにより生じるTmの周期的な変動パターンを監視し、前記変動パターンがある特定の挙動を示したときに画像の記録を開始させるように、前記サーマルヘッドの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a thermal printer having a thermal head for recording an image on a recording material and a heating unit for heating the thermal head, and a temperature measuring unit for measuring the temperature of the thermal head. When the target temperature of the thermal head is Ta and the measurement temperature of the thermal head by the temperature measuring unit is Tm, the non-image recording is not performed by the thermal head. When Tm <Ta, the heating unit is turned on. When Tm ≧ Ta, the heating unit is turned off, and when recording an image with a thermal head, the heating unit is turned off, and a periodic variation pattern of Tm generated by turning on and off the heating unit is monitored, In order to start image recording when the variation pattern exhibits a certain behavior, Characterized by comprising a control means for controlling driving of heads or others.
なお、前記制御手段は、前回の測定温度Tmoと今回の測定温度Tmnとを比較して、同じ比較結果が所定回数続いた場合に、前記制御を行うことが好ましい。 The control means preferably compares the previous measurement temperature Tmo with the current measurement temperature Tmn and performs the control when the same comparison result continues for a predetermined number of times.
本発明のサーマルプリンタによれば、サーマルヘッドの温度を測定する温度測定手段と、サーマルヘッドの目標温度をTa、温度測定手段によるサーマルヘッドの測定温度をTmとした場合、サーマルヘッドで画像を記録していない非画像記録時には、Tm<Taになるとサーマルヘッドを加熱する加熱手段をオンさせ、Tm≧Taになると加熱手段をオフさせ、サーマルヘッドで画像を記録する画像記録時には、加熱手段をオフさせるとともに、加熱手段のオンオフにより生じるTmの周期的な変動パターンを監視し、変動パターンがある特定の挙動を示したときに画像の記録を開始させるように、サーマルヘッドの駆動を制御する制御手段とを備えたので、簡単な構成および手法でサーマルヘッドの温度制御を行いつつ、高画質なプリントを得ることができる。 According to the thermal printer of the present invention, when the temperature measurement means for measuring the temperature of the thermal head, the target temperature of the thermal head is Ta, and the measurement temperature of the thermal head by the temperature measurement means is Tm, the thermal head records an image. During non-image recording, the heating means for heating the thermal head is turned on when Tm <Ta, the heating means is turned off when Tm ≧ Ta, and the heating means is turned off when recording an image with the thermal head. Control means for monitoring the periodic variation pattern of Tm caused by turning on and off the heating means and controlling the driving of the thermal head so as to start image recording when the fluctuation pattern shows a certain behavior With a simple configuration and method, the thermal head temperature is controlled and high-quality printing is performed. It is possible to obtain.
図1において、本発明を適用したカラー感熱プリンタ2には、記録材料として、長尺のカラー感熱記録紙(以下、単に記録紙という)10が使用される。記録紙10は、ロール状に巻かれた記録紙ロール11の形態でカラー感熱プリンタ2にセットされる。
In FIG. 1, a color thermal printer 2 to which the present invention is applied uses a long color thermal recording paper (hereinafter simply referred to as recording paper) 10 as a recording material. The recording paper 10 is set in the color thermal printer 2 in the form of a
記録紙10は、周知のように、支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層、および保護層が順次層設された構造となっている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。 As is well known, the recording paper 10 has a structure in which a cyan thermosensitive coloring layer, a magenta thermosensitive coloring layer, a yellow thermosensitive coloring layer, and a protective layer are sequentially formed on a support. The yellow thermosensitive coloring layer, which is the uppermost layer, has the highest thermal sensitivity and develops yellow with a small amount of heat energy. The cyan thermosensitive coloring layer, which is the lowermost layer, has the lowest thermal sensitivity and develops cyan with large heat energy.
イエロー感熱発色層は、420nmの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層は、イエロー感熱発色層とシアン感熱発色層との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、365nmの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。なお、例えばブラック感熱発色層を設けて4層構造にした記録紙を使用してもよい。 The yellow thermosensitive coloring layer loses its coloring ability when irradiated with near ultraviolet rays of 420 nm. The magenta thermosensitive coloring layer develops magenta with intermediate thermal energy between the yellow thermosensitive coloring layer and the cyan thermosensitive coloring layer and loses the coloring ability when irradiated with 365 nm ultraviolet rays. For example, a recording paper having a four-layer structure provided with a black thermosensitive coloring layer may be used.
記録紙ロール11の外周面には、搬送モータ12によって回転される給紙ローラ13が当接している。搬送モータ12はステッピングモータであり、モータドライバ14から入力される駆動パルスによって駆動される。給紙ローラ13が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール11は図中時計方向に回転し、記録紙10が記録紙ロール11から送り出される。給紙ローラ13が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール11は図中反時計方向に回転し、記録紙10が記録紙ロール11に巻き戻される。
A
記録紙ロール11から送り出された記録紙10は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、記録紙10を挟み込んで搬送する搬送ローラ対15および排紙ローラ対16が配置されている。搬送ローラ対15および排紙ローラ対16は、搬送モータ12によって回転されるキャプスタンローラ15a、16aと、このキャプスタンローラ15a、16aに圧接するピンチローラ15b、16bとからなり、記録紙10を図中A方向(給紙方向)とB方向(巻戻方向)とに往復搬送する。
The recording paper 10 sent out from the
給紙ローラ13と搬送ローラ対15との間には、サーマルヘッド17と、このサーマルヘッド17に向き合うように搬送経路の下方に配置されたプラテンローラ18とが設けられている。サーマルヘッド17のヘッド基板19の記録紙10に対向する表面には、複数の発熱素子がライン状に配列された発熱素子アレイ20が設けられている。発熱素子アレイ20は、システムコントローラ21からヘッドドライバ22に入力された駆動データに基づいて発熱し、記録紙10の各感熱発色層を発色させる。
A thermal head 17 and a
プラテンローラ18は、記録紙10の搬送に応じて従動回転し、記録紙10と発熱素子アレイ20との当接状態を安定させる。また、プラテンローラ18は、上下方向に移動自在とされ、図示しないバネによって発熱素子アレイ20に圧接する方向に付勢されている。記録紙10の給紙時および排紙時には、カムやソレノイドなどから構成されるシフト機構(図示せず)によってプラテンローラ18が下降し、サーマルヘッド17との記録紙10の挟持が解除される。
The
サーマルヘッド17のヘッド基板19上には、サーマルヘッドを加熱する板状のヒータ23が取り付けられている。また、ヘッド基板19の内部には、サーマルヘッド17の温度を測定する温度センサ24が埋設されている。
On the
温度センサ24は、一定時間、例えば10msec毎にサーマルヘッド17の温度を測定し、この測定結果をシステムコントローラ21に逐次送信する。システムコントローラ21は、温度センサ24による測定温度をTm、サーマルヘッド17の目標温度をTaとして、サーマルヘッド17で画像を記録していない非画像記録時には、Tm<Taになるとヒータ23をオンさせ、サーマルヘッド17の温度を上げる。また、Tm≧Taになるとヒータ23をオフさせ、サーマルヘッド17の温度を下げる。一方、サーマルヘッド17で画像を記録する画像記録時には、ヒータ23をオフさせる。なお、Taは、システムコントローラ22内のメモリ(図示せず)に予め格納されている。
The temperature sensor 24 measures the temperature of the thermal head 17 every predetermined time, for example, every 10 msec, and sequentially transmits the measurement result to the
上記のようにシステムコントローラ21でヒータ23のオンオフ制御を行うと、Tm、つまりサーマルヘッド17の温度は、図2に示すような周期的な変動パターン30をもった特性となる。システムコントローラ21は、この周期的な変動パターン30を監視し、前回の測定温度Tmoをメモリにストックするとともに、このTmoと今回の測定温度Tmnとの大小関係を比較する。
When on / off control of the
システムコントローラ21は、TmoとTmnとの比較結果がTmo≧Tmnであった場合にカウント値をインクリメントし、Tmo<Tmnであった場合にカウント値を0に初期化するカウンタ(図示せず)を備えている。システムコントローラ21は、このカウンタのカウント値が所定値、例えば5以上となり、且つそのときのTmn≦Taであった場合、すなわち、図2において、時間t0〜t1の間で、TmがTaを過ぎて下降しているときに画像記録を開始させるように、ヘッドドライバ22を介してサーマルヘッド17の駆動を制御する。なお、図2中のtsは、カウンタのカウント値が5以上となり、システムコントローラ21から画像記録の開始を指示する信号をヘッドドライバ22に発信した時間を表し、tpは、サーマルヘッド17で実際に画像記録を開始した時間をそれぞれ表す。
The
図1において、搬送ローラ対15のA方向下流側には、記録紙10の記録面に対面して定着器25が配置されている。また、定着器25と排紙ローラ対16との間には、記録紙10を所定のプリントサイズにカットするカッター26が配置されている。さらに、排紙ローラ対16のA方向下流側には、画像記録済みの記録紙10を外部に排出する排紙口27が設けられている。
In FIG. 1, a
定着器25は、発光ピークが420nmの近紫外線を放出してイエロー感熱発色層を定着するイエロー用定着光源25aと、発光ピークが365nmの紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層を定着するマゼンタ用定着光源25bと、これらの光源25a、25bからの光を記録紙10に向けて反射させるリフレクタ25cとからなる。各光源25a、25bは、ランプドライバ28によって駆動される。
The
次に、上記構成を有するカラー感熱プリンタ2の動作について、図3のフローチャートを参照して説明する。画像記録開始操作が実行されると、搬送モータ12の正転によって給紙ローラ13が反時計方向に回転され、記録紙10が記録紙ロール11からA方向に送り出される。記録紙10の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対15にニップされ、さらにA方向下流側に搬送される。
Next, the operation of the color thermal printer 2 having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. When the image recording start operation is executed, the
記録紙10が画像記録開始位置に到達すると、搬送モータ12の回転が一旦停止される。次いで、プラテンローラ18がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ20との間で記録紙10が挟持される。この状態で再び搬送モータ12が駆動され、記録紙10がA方向に搬送されながら、ヘッドドライバ22に入力された駆動データに基づいて発熱した発熱素子アレイ20により、記録紙10のイエロー感熱発色層にイエロー画像が記録される。
When the recording paper 10 reaches the image recording start position, the rotation of the
イエロー画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器25のイエロー用定着光源25aに対面する位置まで搬送され、搬送モータ12の回転が停止される。このとき、プラテンローラ18がシフト機構によって下降され、サーマルヘッド17とによる記録紙10の挟持が解除される。次いで、ランプドライバ28によりイエロー用定着光源25aが点灯され、搬送モータ12が逆転されて記録紙10がB方向に巻き戻されながら、画像記録済みのイエロー感熱発色層が定着される。
When the recording of the yellow image is completed, the trailing end of the recorded image is conveyed to a position facing the yellow fixing light source 25a of the fixing
イエロー感熱発色層の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ20に対面する位置まで搬送され、搬送モータ12の回転が停止される。そして、イエロー画像記録時と同様に、プラテンローラ18がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ20との間で記録紙10が挟持される。この状態で再び搬送モータ12が駆動され、記録紙10がA方向に搬送されながら、記録紙10のマゼンタ感熱発色層にマゼンタ画像が記録される。
After fixing the yellow thermosensitive coloring layer, the leading edge of the recorded image is conveyed to a position facing the
マゼンタ画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器25のマゼンタ用定着光源25bに対面する位置まで搬送され、搬送モータ12の回転が停止される。そして、イエロー画像定着時と同様に、ランプドライバ28によりマゼンタ用定着光源25bが点灯され、搬送モータ12が逆転されて記録紙10がB方向に巻き戻されながら、画像記録済みのマゼンタ感熱発色層が定着される。
When the recording of the magenta image is completed, the rear end of the recorded image is conveyed to a position facing the magenta fixing
マゼンタ感熱発色層の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ20に対面する位置まで搬送され、搬送モータ12の回転が停止される。そして、イエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、記録紙10のシアン感熱発色層にシアン画像が記録される。
After fixing the magenta thermosensitive coloring layer, the leading edge of the recorded image is conveyed to a position where it faces the
画像記録後の記録紙10は、搬送ローラ対15によりA方向に搬送され、カッター26により所定のプリントサイズに切断された後、排紙ローラ対16により排紙口27から外部に排出される。
The recording paper 10 after image recording is conveyed in the A direction by the conveying
サーマルヘッド17で画像を記録していない非画像記録時には、一定時間毎に温度センサ24でサーマルヘッド17の温度が測定される。そして、その測定結果がシステムコントローラ21に逐次送信され、システムコントローラ21内のメモリにストックされる。
During non-image recording where no image is recorded by the thermal head 17, the temperature of the thermal head 17 is measured by the temperature sensor 24 at regular intervals. The measurement results are sequentially transmitted to the
Tm<Taになった場合は、ヒータ23がオンされ、サーマルヘッド17の温度が上げられる。また、Tm≧Taになった場合は、ヒータ23がオフされ、サーマルヘッド17の温度が下げられる。
When Tm <Ta, the
システムコントローラ21では、それまでメモリにストックされていたTmoとTmnとの大小関係が比較される。そして、比較結果がTmo≧Tmnであった場合には、カウンタのカウント値がインクリメントされる、一方、Tmo<Tmnであった場合には、カウント値が0に初期化され、処理がリターンされる。
The
カウンタのカウント値が所定値以上となり、且つそのときのTmn≦Taであった場合は、システムコントローラ21によりヒータ23がオフされ、画像記録が開始されるようにサーマルヘッド17の駆動が制御される。一方、カウンタのカウント値が所定値以下、またはTmn>Taであった場合は、処理がリターンされる。
When the count value of the counter is equal to or greater than a predetermined value and Tmn ≦ Ta at that time, the
上記のように、略一定な決まったタイミングで画像の記録が開始されるので、温度センサ24でサーマルヘッド17の温度を測定してから、画像の記録を開始するまでのタイムラグの間の温度変動により、画像の記録を開始するときのサーマルヘッド17の温度がばらつくことがなくなり、濃度ムラの発生を防止することができる。また、ヒータ23をオンオフ制御するので、PID制御のように、制御パラメータを設定するなどの煩雑な作業を行う必要がない。
As described above, since image recording is started at a substantially constant timing, temperature fluctuations between time lags from when the temperature of the thermal head 17 is measured by the temperature sensor 24 until image recording is started. As a result, the temperature of the thermal head 17 at the start of image recording does not vary, and density unevenness can be prevented. Further, since the
さらに、前回の測定温度Tmoと今回の測定温度Tmnとを比較して、同じ比較結果が所定回数続いた場合に画像の記録を開始させるようにしたので、Tmの変動パターン30が確実にある特定の挙動を示しているか否かを把握することができる。 Further, since the previous measurement temperature Tmo is compared with the current measurement temperature Tmn, and when the same comparison result continues for a predetermined number of times, image recording is started, it is possible to ensure that the Tm variation pattern 30 is surely present. It is possible to grasp whether or not the behavior is shown.
なお、上記実施形態では、図2において、時間t0〜t1の間で、TmがTaを過ぎて下降しているときに画像記録を開始させるようにしたが、例えばTmがTaを過ぎて上昇しているときでもよく、換言すれば、Tmの変動パターン30がある特定の挙動を示したときにのみ、画像記録を開始させるようにすればよい。また、上記実施形態では、サーマルヘッド17を加熱するヒータ23のみを設けているが、必要に応じてファンやヒートシンクなどの冷却手段を設けてもよい。
In the above embodiment, in FIG. 2, the image recording is started when the time Tm is lower than Ta between time t0 and time t1, but for example, Tm is increased after Ta is increased. In other words, it is only necessary to start image recording only when the Tm variation pattern 30 exhibits a certain behavior. Moreover, in the said embodiment, although only the
上記実施形態では、サーマルプリンタとしてカラー感熱プリンタ2を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、熱転写プリンタなどの他のサーマルプリンタにも適用することができる。 In the above embodiment, the color thermal printer 2 has been described as an example of the thermal printer. However, the present invention is not limited to this and can be applied to other thermal printers such as a thermal transfer printer.
2 カラー感熱プリンタ
10 カラー感熱記録紙(記録紙)
17 サーマルヘッド
21 システムコントローラ
23 ヒータ
24 温度センサ
25 定着器
30 変動パターン
2 Color thermal printer 10 Color thermal recording paper (recording paper)
17
Claims (2)
サーマルヘッドの温度を測定する温度測定手段と、
サーマルヘッドの目標温度をTa、前記温度測定手段によるサーマルヘッドの測定温度をTmとした場合、サーマルヘッドで画像を記録していない非画像記録時には、Tm<Taになると前記加熱手段をオンさせ、Tm≧Taになると前記加熱手段をオフさせ、サーマルヘッドで画像を記録する画像記録時には、前記加熱手段をオフさせるとともに、
前記加熱手段のオンオフにより生じるTmの周期的な変動パターンを監視し、
前記変動パターンがある特定の挙動を示したときに画像の記録を開始させるように、前記サーマルヘッドの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。 In a thermal printer having a thermal head for recording an image on a recording material and a heating means for heating the thermal head,
Temperature measuring means for measuring the temperature of the thermal head;
When the target temperature of the thermal head is Ta and the measurement temperature of the thermal head by the temperature measuring means is Tm, when non-image recording is not performed with the thermal head, the heating means is turned on when Tm <Ta, When Tm ≧ Ta, the heating unit is turned off, and when the image is recorded with the thermal head, the heating unit is turned off,
Monitoring a periodic variation pattern of Tm caused by turning on and off the heating means;
A thermal printer comprising: control means for controlling driving of the thermal head so that image recording is started when the fluctuation pattern exhibits a specific behavior.
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