JP2006218701A - サーマルプリンタの冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 各記録ユニットに等しい量の冷却水を供給することのできるサーマルプリンタの冷却装置を提供すること。
【解決手段】 相互に異なる水平面上に配設されている隣位の1対の記録ユニット4a〜4dの冷却用配管41a〜41dを相互に直列に接続して、すべての記録ユニット4a〜4dの冷却用配管41a〜41dを全体として直列に形成し、冷却水を最上位の記録ユニット4dから順次下位の記録ユニット4c,4b,4aに供給するもの。
【選択図】 図4

Description

本発明は、サーマルプリンタの冷却装置に係り、特に、記録媒体の搬送経路に沿って複数の記録ユニットが設けられているサーマルプリンタの冷却装置に関する。
従来より、それぞれ異なる色彩のインクが塗布された複数のインクリボンを用いて記録を行うサーマルプリンタにおいて、各インクリボンにそれぞれ対応して設けられた複数のサーマルヘッドにより、前記各インクリボンのインクをそれぞれ記録媒体に転写することにより、記録媒体上に所望の画像の記録を行うタンデム方式と呼ばれるサーマルプリンタが知られている。
このようなサーマルプリンタは、複数の色彩(例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(BK))のインクがそれぞれ塗布された複数のインクリボンと、前記各インクリボンの数に対応する複数のサーマルヘッドとを有している。前記各サーマルヘッドは、記録媒体の搬送経路に沿ってそれぞれ所定間隔をもって並列して位置するように設けられ、前記インクリボンを介して記録媒体に対向するように配置されている。
このようなサーマルプリンタの場合、記録ヘッドとして複数の発熱素子を備えたサーマルヘッドを用いているため、連続印刷を行った場合にサーマルヘッドが蓄熱して温度が上昇し、通電された発熱素子のみならずその近傍の発熱素子の温度までもがインクリボンのインクの転写に必要な温度に到達してしまい、記録媒体に必要以上のインクが転写されて、記録媒体上に良好な品質の画像が形成されないおそれがあった。また、サーマルヘッドの温度が許容温度以上に上昇してしまうと発熱素子が破壊してしまう、というおそれがあった。
このため、従来からサーマルヘッドが所定温度以上に蓄熱しないように該サーマルヘッドを冷却し、通電した発熱素子のみがインクの転写に必要な温度に到達するようにして、良好な品質の画像を形成するようにしていた。
ところで、このサーマルヘッドの冷却装置としては、構成が簡単な空気により冷却する空冷タイプのものが一般的であった。しかしながら、微細な間隔をもって多数の微小な発熱素子が配設されているサーマルヘッドを用い高速印刷を行う最近のサーマルプリンタにおいては、空気によっては、十分にサーマルヘッドを冷却できなかった。このため、冷却水によるサーマルヘッドの冷却装置が使用される場合もあった(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。
特開平6−31957号公報 実開平4−73551号公報
ところで、前述した複数の記録ユニットを有するサーマルプリンタの場合、各記録ユニットへの冷却水の供給をいかになすかという課題があった。すなわち、各記録ユニットに等しい量の冷却水を供給しなければならないし、また、サーマルプリンタ全体を小型化するため、ポンプや配管を小型化する必要もあった。
本発明は、このような点に鑑み、各記録ユニットに等しい量の冷却水を供給することのできるサーマルプリンタの冷却装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、ポンプや配管を小型化できるサーマルプリンタの冷却装置を提供することを目的としている。
前述した目的を達成するため、本発明のサーマルプリンタの冷却装置の特徴は、複数の記録ユニットが相互に異なる水平面上に配設されているサーマルプリンタの各記録ユニットにヒートシンクを配設し、各ヒートシンクに冷却用配管を接続し、冷却水により各記録ユニットの記録ヘッドを冷却するサーマルプリンタの冷却装置であって、隣位の1対の前記記録ユニットの冷却用配管を相互に直列に接続して、すべての記録ユニットの冷却用配管を全体として直列に形成し、冷却水を最上位の記録ユニットから順次下位の記録ユニットに供給する点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、重力を利用して各記録ユニットに等しい量の冷却水を供給して記録ヘッドを冷却することができる。
本発明の他のサーマルプリンタの冷却装置の特徴は、前記冷却用配管全体を、ポンプを備えた供給用配管と接続して循環水路を形成した点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、重力を利用して各記録ユニットに等しい量の冷却水を供給するので、ポンプの出力を小さくできるし、配管の口径を小さくすることができる。
本発明の他のサーマルプリンタの冷却装置の特徴は、前記循環水路中に、冷却水を冷却するラジエタが介装されている点にある。
そして、このような構成を採用したことにより、ラジエタにより冷却を効率よく冷却することができる。
本発明のサーマルプリンタの冷却装置によれば、すべての記録ユニットの冷却用配管を全体として直列に形成し、冷却水を最上位の記録ユニットから順次下位の記録ユニットに供給するようにしているので、重力を利用して各記録ユニットに等しい量の冷却水を供給することにより各記録ヘッドを良好に冷却することができる。
また、冷却用配管全体を、ポンプを備えた供給用配管と接続して循環水路を形成したので、冷却用配管においては重力により冷却水の流動をなすことになり、ポンプの出力を小さくできるし、供給用配管の口径を小さくして、ヒートシンクを小型化できる。
さらに、前記循環水路中に、冷却水を冷却するラジエタを介装したので、冷却水をラジエタにおいて冷却したうえで、冷却に寄与させることができ、ヒートシンクを効率よく冷却することができる。
図1は、本実施形態に係るサーマルプリンタを示す正面図であり、図2は、図1のサーマルプリンタの制御系統を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係るサーマルプリンタ1は、回転自在に支持されており、長尺の記録媒体2が巻回された記録媒体ロール3を有している。この記録媒体2としては、普通紙、光沢紙など種々の用紙を選択することができる。
前記記録媒体ロール3の近傍には、この記録媒体ロール3から記録媒体2を後述する記録ユニット4に供給するための1対の供給ローラ5A,5Bが配設されており、このうち一方の供給ローラ5Aはステッピングモータ6により駆動されるようになっている。
前記記録媒体2の搬送方向において前記供給ローラ5A,5Bの下流側には、記録媒体2の搬送方向をほぼ水平方向からほぼ鉛直方向上方に変更するためのガイドローラ7が配設されている。また、このガイドローラ7と前記供給ローラ5A,5Bの間において記録媒体2は前記記録媒体ロール3の負荷を記録媒体2の搬送に影響しないようにするため上向きに弛むようにして搬送されるが、この弛みの上限を検出するための弛み検出センサ8が前記供給ローラ5A,5Bと前記ガイドローラ7の間において上方に変位した位置に配設されている。
前記記録媒体2の搬送方向においてガイドローラ7の下流側には、記録媒体2の搬送経路に沿って所定の間隔をもって相互に鉛直方向に離間して位置するように複数(本実施形態においては4つ)の記録ユニット4が配設されており、各記録ユニット4は、記録媒体2の搬送方向における最上流側から、第1記録ユニット4a、第2記録ユニット4b、第3記録ユニット4cおよび第4記録ユニット4dとされている。
各記録ユニット4は、記録媒体2の搬送方向における最上流側から順番に、Y、M、C、BKの色彩のインクが塗布されたインクリボン9が収納されているリボンカセット10を有しており、各インクリボン9は、それぞれ1対のボビン11,11に両端から巻回されており、各インクリボン9は、複数のリボンガイドローラ12に案内されながら前記リボンカセット10の外部に臨み、それぞれインクの塗布面が記録媒体2に対向して搬送されるようになっている。
各記録ユニット4には、記録媒体2の幅寸法に対応する長さに形成されたサーマルヘッドからなる記録ヘッド13がインクリボン9を介して記録媒体2と対向する位置に設けられており、各記録ヘッド13におけるインクリボン6に対向する位置には、記録媒体2の幅寸法に対向するような多数の発熱素子が直線状に整列配置されている。
各記録ヘッド13は、サーマルプリンタ1に入力された記録データに基づき所望の発熱素子を選択的に発熱させてインクリボン9のインクを記録媒体2に転写するように構成されている。また、記録媒体2の搬送方向における最上流側に位置する第1記録ユニット4aの記録ヘッド13は、図3に示すように、Yのインクを記録媒体2における画像の記録開始位置の近傍の所定部分に転写して、マーカ14を記録するようになっている。
さらに、各記録ユニット4には、インクリボン9および記録媒体2を介して記録ヘッド13に対向する位置に、記録媒体2の幅寸法に対応する長さによって形成されたプラテンローラ15がそれぞれ設けられている。
各プラテンローラ15は、対応する記録ヘッド13による記録時に記録ヘッド13に圧接するダウン動作、および非記録時に記録ヘッド10から離間するアップ動作を図示しない駆動手段により行うようにされている。
各記録ユニット4の近傍には、Yのインクにより記録媒体2に記録されたマーカ14を検出するためのマーカ検出センサ16がそれぞれ各記録ユニット4に対応して設けられており、各マーカ検出センサ16は、記録媒体2の搬送方向における最上流側から第1マーカ検出センサ16a、第2マーカ検出センサ16b、第3マーカ検出センサ16cおよび第4マーカ検出センサ16dとされている。
また、サーマルプリンタ1は、各記録ユニット4に対応する複数の搬送ユニット17を有しており、各搬送ユニット17は、記録媒体2の搬送方向における最上流側から第1搬送ユニット17a、第2搬送ユニット17b、第3搬送ユニット17cおよび第4搬送ユニット17dとされている。
各搬送ユニット17は、記録媒体2の搬送経路の近傍であってそれぞれ対応する各記録ユニット4よりも記録媒体2の搬送方向において下流側に配置されており、各搬送ユニット17には、記録媒体2を介して対向し、記録媒体2を両面から挟持するように位置する1対の搬送ローラ18A、18Bがそれぞれ設けられている。そして、両搬送ローラ18A、18Bのうち一方の搬送ローラ18Aは、対応するステッピングモータ19a,19b,19c,19dにより回転駆動されるようになっている。各搬送ユニット17は、両搬送ローラ18A、17Bにより記録媒体2を両面から挟持するとともに一方の搬送ローラ18Aの回転駆動によって記録媒体2を所定の搬送方向に搬送するようになっている。
前記記録媒体2の搬送方向における最下流側の搬送ユニット17dの下流側には、記録媒体2の搬送方向をほぼ鉛直方向上方から斜め下方に変更するためのガイドローラ20が配設されている。また、前記記録媒体2の搬送方向における前記ガイドローラ20の下流側には、画像の形成された記録媒体2を所定の長さに切断ずる切断手段21が配設されており、この切断手段は、図示しない駆動手段によりガイドロッド22に沿って記録媒体2の幅方向に移動するカッタ23を有している。なお、前記カッタ23の下方には、切断された記録媒体2を収納するトレイ24がカッタの下方を基部として前方に延在するように配設されている。
前記記録媒体2の搬送方向における前記切断手段21の上流側近傍には、記録媒体2をこの切断手段21に導入するための1対の導入ローラ25A,25Bが配設されており、このうち一方の導入ローラ25Aはステッピングモータ26により駆動されるようになっている。
また、前記ガイドローラ20と前記導入ローラ5A,5Bの間において記録媒体2は前記切断手段の負荷を記録媒体2の搬送に影響しないようにするため上向きに弛むようにして搬送されるが、この弛みの上限を検出するための弛み検出センサ27が前記供給ローラ5A,5Bと前記ガイドローラ7の間において上方に変位した位置に配設されている。
さらに、サーマルプリンタ1は、サーマルプリンタ1の各部の動作を制御する制御部30を有しており、この制御部30は、各記録ユニット4a〜4d、両弛み検出センサ8,27、供給ローラ5aのステッピングモータ6、各マーカ検出センサ16a〜16d、各搬送ユニット17a〜17dのステッピングモータ19a〜19dなどを駆動させる駆動部31を有している。
また、前記制御部30は、回転駆動を行う各搬送ユニット17a〜17dの搬送ローラ18Aの駆動ステップ数を検出する検出部32を有している。本実施形態においてこの検出部32は、各マーカ検出センサ16a〜16dにより検知されるマーカ14を基準として、図3に示すように、1つの画像の記録開始位置の近傍に記録された第1マーカ14aから、前記1つの画像のつぎに記録される次画像の記録開始位置の近傍に記録された第2マーカ14b間の搬送距離における各搬送ローラ18Aの駆動ステップ数を検出するようになっている。さらに詳しく説明すると、前記検出部32は、第1搬送ユニット17aを除く下流側の第2搬送ユニット17b、第3搬送ユニット17cおよび第4搬送ユニット17dについて、第1記録ユニット4aによって1つの画像の記録を行う際の第1マーカ14aから第2マーカ14b間の搬送距離における搬送ローラ18Aの駆動ステップ数を検出するようになっている。
また、前記検出部32は、各弛み検出センサ8,27から記録媒体2が弛み検出センサ8,27に接触した信号を入力されるようになっている。すると、この検出部32は、駆動部31に信号を出力し、供給ローラ5aのステッピングモータ6あるいは搬送ローラ18dのステッピングモータ19dの駆動を微小時間停止して、記録媒体2の弛みを減少させるようになっている。
さらに、サーマルプリンタ1は、各搬送ローラ18Aの所定の駆動ステップ数と、前記駆動ステップ数による記録媒体2の搬送距離との関係において前記各搬送ローラ18Aの摩耗量が所定の磨耗量を超えているか否かを判断する判断部33を有している。本実施形態において判断部33は、検出部32によって検出された第1マーカ14aおよび第2マーカ14b間の搬送距離(l)における搬送ローラ18Aの駆動ステップ数によって、搬送ローラ18Aの磨耗量が所定の磨耗量を超えているか否かを判断するようになっている。
さらに、サーマルプリンタ1には、判断部33によりいずれかの搬送ローラ18Aの磨耗量が所定量を超えたと判断された場合には、使用者に搬送ローラ18Aが過度に磨耗していることを認知させるために、搬送ローラ18Aの磨耗量が所定量を超えたことを表示する表示部34が設けられている。
さらに、サーマルプリンタ1は、各搬送ローラ18Aの磨耗状態を考慮して、第1マーカ14aから第2マーカ14b間の搬送距離における搬送ローラ18Aの駆動ステップ数に基づき、1つの画像を記録する際において各搬送ローラ18Aにおける記録媒体2の搬送速度が同一となるように、第2搬送ユニット17b、第3搬送ユニット17cおよび第4搬送ユニット17dの搬送ローラ18Aの駆動速度を補正する補正部35を有している。本実施形態において補正部35は、第2搬送ユニット17b、第3搬送ユニット17cおよび第4搬送ユニット17dについて、第1マーカ14aから第2マーカ14b間の搬送距離(l)における記録媒体2の所定の搬送時間(t)に、検出部32により検出された各搬送ローラ18Aの駆動ステップ数によって、各搬送ローラ18Aを駆動するように補正するようになっている。
図4および図5は、本実施形態におけるサーマルプリンタの冷却装置を簡略化して示すものであり、本実施形態におけるサーマルプリンタの冷却装置は、各記録ユニット4a〜4dにそれぞれ形成されているヒートシンク40a〜40dを有している。各ヒートシンク40a〜40dは、アルミニウムのような軽量で熱伝導性の良好な金属により形成されたブロック状のものであり、各ヒートシンク40a〜40dは、各記録ヘッド13を支持している記録ヘッド取付台13Aの背面に取付けられている。
前記各ヒートシンク40a〜40dには、冷却水の流動方向における上流側端部42Aおよび下流側端部42Bがそれぞれヒートシンク40a〜40dの外部にまで延在しているほぼU字形を横向きにした冷却用配管41a〜41dが埋設されており、各冷却用配管41a〜41dにおいて、各上流側端部42Aは各下流側端部42Bより鉛直方向において上方に位置している。したがって、各上流側端部42Aから各冷却用配管41a〜41dに導入された冷却水は、重力により各冷却用配管41a〜41d内を流動して下流側端部42に到達することになる。
また、最上位に位置する前記記録ユニット4dにおける冷却用配管41dの下流側端部42Bは、前記記録ユニット4dの下方において隣位する次位の記録ユニット4cにおける冷却用配管41cの上流側端部42Bと、ほぼU字形を横向きにした中間冷却用配管43を介して接続されている。
さらに、前記記録ユニット4cにおける冷却用配管41cの下流側端部42Bは、前記記録ユニット4cの下方において隣位する次位の記録ユニット4bにおける冷却用配管41bの上流側端部42Bと、他の中間冷却用配管43を介して接続されている。
さらにまた、前記記録ユニット4bにおける冷却用配管41bの下流側端部42Bは、前記記録ユニット4bの下方において隣位する次位の記録ユニット4aにおける冷却用配管41aの上流側端部42Bと、他の中間冷却用配管43を介して接続されている。
したがって、前記冷却用配管41a〜41dは相互に各中間冷却用配管43を介して直列に接続されていることになる。
最下位の前記記録ユニット4aの下流側端部42Bには、回収用配管44を介してポンプ46が接続されている。また、この回収用配管44には、図示しないファンを備えているラジエタ45が介装されており、このラジエタ45が回収用配管44内の冷却水から熱を奪い、冷却水を冷却するようになっている。
前記ポンプ46は前記制御部30によりその駆動を制御されるようになっており、前記ポンプ46には、このポンプ46の駆動によりくみ上げられた冷却水を最上位に位置する前記記録ユニット4dにおける冷却用配管41dの上流側端部42Aに供給するためにこの上流側端部42Aに接続されている供給用配管47が接続されている。そして、前記冷却用配管41a〜41d、各中間冷却用配管43、回収用配管44および供給用配管47は、循環水路48を形成している。
なお、前記循環水路48には、この循環水路48内の冷却水の量が減少したときに補給するための補給用配管(図示せず)が接続されている。
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のサーマルプリンタの冷却装置は、サーマルプリンタ1が動作する際の制御部30からの制御信号によりポンプ46が起動することにより機能することになる。
前記ポンプ46が回転駆動すると、循環水路48中の冷却水が図4において反時計方向に流動し、ポンプ46から供給用配管47の最上位に到達した冷却水は、供給用配管47から最上位に位置する記録ユニット4dにおける冷却用配管41dの上流側端部42Aに到達し、ここから重力により順次各記録ユニット4d,4c,4b,4aのヒートシンク40d,40c,40b,40aを巡って各ヒートシンク40d〜40aから熱を奪う。
この結果、冷却水に熱を奪われた各ヒートシンク40d〜40aに間接的に接続されている各記録ヘッド13の熱は各ヒートシンク40d〜40aに伝達されることになり、各記録ヘッド13は冷却されることになる。
一方、前記各ヒートシンク40d〜40aを巡って加熱された冷却水は、その後、回収用配管44に配設されているラジエタ45を通過する際に冷却されたうえで、ポンプ46に還流され、ポンプ46の駆動により、再度供給用配管47内において汲み上げられ、供給用配管47から最上位に位置する記録ユニット4dにおける冷却用配管41dの上流側端部42Aに到達する。
本実施形態によれば、冷却水を直列に接続された各記録ユニット4d〜4aのヒートシンク40d〜40aに順次供給することができるので、各ヒートシンク40d〜40aに等しい量の冷却水を確実に供給することができる。
また、重力を利用して冷却水を各記録ユニット4d〜4aのヒートシンク40d〜40aに順次供給するので、ポンプ46は、冷却水を供給用配管47の最上位まで汲み上げればよいため、ポンプ46の出力を小さくできるし、さらに、冷却用配管41a〜41dおよび中間冷却用配管43の口径を小さくすることができ、サーマルプリンタの小型化をはかることができる。
さらにまた、回収用配管44にラジエタ45が介装されているので、冷却水を効率よく冷却することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
例えば、前述した実施形態においては、各記録ユニット4a〜4dは、ほぼ鉛直方向に間隔を隔てて配置されているが、本発明における各記録ユニットは、重力により冷却水が順次次位の記録ユニットに流動しうるような配置、すなわち、各記録ユニットが相互に異なる水平面上に配設されていれば、例えば、傾斜状に間隔を隔てて配置されていてもよいことはもちろんである。
また、冷却水を最上位の記録ユニットの冷却用配管に直接供給し、最下位の記録ユニットの冷却用配管から出た冷却水はドレーンとして回収するようにして、循環水路を形成しないようにしてもよい。
本発明に係るサーマルプリンタの実施形態を示す正面図 図1のサーマルプリンタを示すブロック図 図1のサーマルプリンタにより記録を行った1つの画像を示す概念図 図1のサーマルプリンタにおけるサーマルプリンタの冷却装置の実施形態を示す概念図 図4の各記録ユニットにおけるヒートシンクの詳細を示す縦断面図
符号の説明
1 サーマルプリンタ
2 記録媒体
3 記録媒体ロール
4a 第1記録ユニット
4b 第2記録ユニット
4c 第3記録ユニット
4d 第4記録ユニット
5A,5B 供給ローラ
6,19a〜19d,26 ステッピングモータ
8,27 弛み検出センサ
9 インクリボン
13 記録ヘッド
13A 記録ヘッド取付台
14a 第1マーカ
14b 第2マーカ
15 プラテンローラ
16a〜16d マーカ検出センサ
17a 第1搬送ユニット
17b 第2搬送ユニット
17c 第3搬送ユニット
17d 第4搬送ユニット
18A,18B 搬送ローラ
21 切断手段
23 カッタ
25A,25B 導入ローラ
30 制御部
31 駆動部
32 検出部
33 判断部
34 表示部
35 補正部
40a〜40d ヒートシンク
41a〜41d 冷却用配管
42A 上流側端部
42B 下流側端部
43 中間冷却用配管
44 回収用配管
45 ラジエタ
46 ポンプ
47 供給用配管
48 循環水路

Claims (3)

  1. 複数の記録ユニットが相互に異なる水平面上に配設されているサーマルプリンタの各記録ユニットにヒートシンクを配設し、各ヒートシンクに冷却用配管を接続し、冷却水により各記録ユニットの記録ヘッドを冷却するサーマルプリンタの冷却装置であって、
    隣位の1対の前記記録ユニットの冷却用配管を相互に直列に接続して、すべての記録ユニットの冷却用配管を全体として直列に形成し、冷却水を最上位の記録ユニットから順次下位の記録ユニットに供給することを特徴とするサーマルプリンタの冷却装置。
  2. 前記冷却用配管全体を、ポンプを備えた供給用配管と接続して循環水路を形成したことを特徴とする請求項1に記載のサーマルプリンタの冷却装置。
  3. 前記循環水路中には、冷却水を冷却するラジエタが介装されていることを特徴とする請求項2に記載のサーマルプリンタの冷却装置。
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