JP2007062032A - 熱転写プリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 大容量のインクリボンを用いた場合でも張力の制御を適切に行うことができる熱転写プリンタを提供すること。
【解決手段】 本発明は、サーマルヘッドと、前記サーマルヘッドに押し付けられ、前記サーマルヘッドとの間で転写領域を形成するプラテンローラと、回転軸を中心に回転することにより、前記転写領域にインクリボンを供給する供給コアと、前記回転軸のトルクをトルク制限値に保つトルクリミッタと、前記供給コアにおけるインクリボンの残量を算出する残量算出手段と、制御信号に従って動作し、前記トルクリミッタのトルク制限値を減少させる負担トルクを発生し、発生した負担トルクを前記トルクリミッタに伝達する負担トルク発生手段と、前記残量算出手段により測定されたインクリボンの残量が減少するに従って、前記負担トルクを増大させる制御信号を、前記負担トルク発生手段に出力する張力制御手段とを有する熱転写プリンタを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱転写プリンタに関する。特に、本発明は、熱転写プリンタにおいて、インクリボン（インクシート）の張力を制御する技術に関する。

図７は、従来技術に係る熱転写プリンタの構成を示す図である。インクリボン１２０上に塗布された複数色のインク（染料）は、サーマルヘッド１３０で加熱されることにより印刷用紙１４１上に転写される。転写後のインクリボン１２０と印刷用紙１４１は、剥離プレート１３１により分離される。印刷用紙１４１は、排紙ローラ１１４およびピンチローラ１１５により搬送される。

ここで、インクの転写時にインクリボン１２０の張力が変動するとシワが発生してしまう。インクリボン１２０にシワが発生するのを防止するために、サーマルヘッド１３０の上流（供給コア１２１側）からも張力（バックテンション）が与えられる。しかし、サーマルヘッド１３０の上流から与えられる張力が大きくなり過ぎると、印刷用紙１４１にかかる負荷が増大してしまう。用紙にかかる負荷が増大すると、印刷用紙１４１と排紙ローラ１１４、１１５がスリップしてしまい、各色のプリント位置がずれてしまうという問題があった。この現象は一般に「色ズレ」と呼ばれている。色ズレは印刷される画像の画質の低下を招くので、色ズレの起こらない熱転写プリンタが要求されている。

色ズレを防止する、すなわち、サーマルヘッド１３０の上流から与えられる張力を制御する技術として、トルクリミッタを用いてサーマルヘッド１３０の上流から与えられる張力を制御する技術が知られている。
図８は、従来技術に係る、トルクリミッタを用いた張力制御機構の構成を示す図である。トルクリミッタ２００は、ギア１９１およびギア１９２を介して供給コア１２１に接続されている。トルクリミッタ２００により、供給コア１２１の軸トルクは一定に保たれる。図８に示される張力制御機構は、供給コア１２１の軸トルクは一定に保つことにより張力を一定に保つ、すなわち、張力が過大になるのを防ぐものである。

近年、消耗品交換の頻度を少なくするため、消耗品は大容量のものが用いられる傾向にある。インクリボンも例外ではなく、大容量のインクリボンが用いられている。供給コア１２１に巻かれているインクリボンの径（以下、「供給インクリボン径」という）は、消費されるにつれ小さくなっていく。つまり、大容量のインクリボンは、使用開始時と使用終了時の直前とでは、その供給インクリボン径が大きく変わることになる。

図８に示される張力制御機構においては、トルクリミッタ２００により軸トルクは一定に保たれる。しかし、軸トルクが一定であっても、インクリボン１２０においてサーマルヘッド１３０の上流から与えられる張力は、供給インクリボン径によって変化する。供給インクリボン径が大きい場合（使用開始間もない時期）は、張力が不足してしまう。張力が不足すると、インクリボン１２０にシワが発生し、インクが転写されない部分（「色抜け」）が発生する。一方、供給インクリボン径が小さくなった場合（使用終了直前）は、張力が過大となってしまう。張力が過大になると、先ほど説明したように色ズレが発生してしまう。このように、トルクリミッタを用いた張力制御機構では、大容量のインクリボンを用いた場合、張力の制御を適切に行うことができないという問題があった。

この他、インクリボンの張力の変動による画質の低下を防止する技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１は、インクリボンの使用量に応じてサーマルヘッドに供給するパルスの時間幅を制御する技術を開示している。
特開２００３−１６５２４２号公報

特許文献１は、インクリボンの張力の変動によらず画像のガンマ特性を一定にする技術に関するものであり、インクリボンの張力変動を制御する技術に関するものではなかった。したがって、特許文献１に記載の技術によっても、大容量のインクリボンを用いた場合、張力の制御を適切に行うことができないという問題は解決されない。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、大容量のインクリボンを用いた場合でも張力の制御を適切に行うことができる熱転写プリンタを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、サーマルヘッドと、前記サーマルヘッドに押し付けられ、前記サーマルヘッドとの間で転写領域を形成するプラテンローラと、回転軸を中心に回転することにより、前記転写領域にインクリボンを供給する供給コアと、前記回転軸のトルクをトルク制限値に保つトルクリミッタと、前記供給コアにおけるインクリボンの残量を算出する残量算出手段と、制御信号に従って動作する負担トルク発生手段であって、前記トルクリミッタのトルク制限値を減少させる負担トルクを発生し、発生した負担トルクを前記トルクリミッタに伝達する負担トルク発生手段と、前記残量算出手段により測定されたインクリボンの残量が減少するに従って、前記負担トルクを増大させる制御信号を、前記負担トルク発生手段に出力する張力制御手段とを有する熱転写プリンタを提供する。
この熱転写プリンタによれば、インクリボンにかかるバックテンションはインクリボンの残量に応じて制御される。したがって、大容量のインクリボンを用いた場合でも張力の制御を適切に行うことができる。

好ましい態様において、この熱転写プリンタは、前記回転軸に取り付けられ、複数のスリットを有するスリットプレートと、前記複数のスリットのうち、所定の位置を通過したスリットの数を計測するスリット数計測手段とをさらに有し、前記残量算出手段が、前記インクリボンを所定量供給した間に前記所定の位置を通過したスリットの数から前記インクリボンの残量を算出してもよい。

別の好ましい態様において、この熱転写プリンタは、前記負担トルク発生手段がＤＣモータであり、前記制御信号が、パルス幅変調方式により前記ＤＣモータのデューティ比を制御する信号、または、電圧変調方式により前記負担トルクを制御する信号であってもよい。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る熱転写プリンタ１００の構成を示す図である。熱転写プリンタ１００は概ね、紙送り機構１１０と、インクリボン１２０と、インクリボン送り機構１５０と、サーマルヘッド１３０と、用紙カセット１４０とによって構成されている。また、熱転写プリンタ１００は図示しないパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）からの画像データによって駆動される。なお、熱転写プリンタ１００は、メモリカード等から画像データを読み出すメモリカードインターフェースを有し、読み出した画像データによって駆動される構成としてもよい。

紙送り機構１１０は、サーマルヘッド１３０を境に給紙側と排出側とに分かれる。紙送り機構１１０は、給紙側に配置された給紙ローラ１１１およびピンチローラ１１２と、サーマルヘッド１３０と対向する位置に配置されたプラテンローラ１１３と、排出側に配置された排紙ローラ１１４およびピンチローラ１１５とによって構成されている。紙送り機構１１０は、給紙ローラ１１１とピンチローラ１１２との間、サーマルヘッド１３０とプラテンローラ１１３との間、排紙ローラ１１４とピンチローラ１１５との間を介して後述する印刷用紙１４１を順次搬送する。

給紙ローラ１１１、プラテンローラ１１３および排紙ローラ１１４は、例えばステッピングモータ等の駆動源（図示略）によって回転駆動される。この駆動源を駆動させることにより給紙ローラ１１１、プラテンローラ１１３および排紙ローラ１１４を時計方向に回転させたときには、印刷用紙１４１が送り方向Ｆに搬送され、一方、反時計方向に回転させたときには、印刷用紙１４１が戻し方向Ｒに搬送される。

インクリボン送り機構１５０は、供給コア１２１から巻取コア１２２までインクリボン１２０を搬送する。インクリボン１２０の両端は供給コア１２１および巻取コア１２２に巻回されている。巻取コア１２２は、例えばＤＣモータ等の駆動源によって時計方向に回転してインクリボン１２０を巻取る。これにより、インクリボン１２０は送り方向ｆに搬送される。未使用のインクリボン１２０は、供給コア１２１に巻かれている。供給コア１２１および未使用のインクリボン１２０からなる回転体の半径を「供給リボン径」といい、符号ｒを用いて表す。

図２は、インクリボン１２０の構成を示す図である。インクリボン１２０は、薄いベースフィルム１２０ａと、ベースフィルム１２０ａの長手方向に、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、およびＣ（シアン）の各色の染料が順番に繰り返し塗布された染料層１２０Ｙ、１２０Ｍおよび１２０Ｃとからなる。ベースフィルム１２０ａ上において、各染料層の間には、マークパターンＭが形成されている。マークパターンＭは、インクリボン１２０の頭出しを行う際に用いるものである。マークパターンＭは、一定の間隔で配置されている。

本実施形態において、インクリボン１２０の染料としては、熱によって昇華し得る染料を用いている。インクリボン１２０を用いた熱転写プリンタ１００においては、サーマルヘッド１３０の温度調整により、印刷濃度のレベルを変える階調印刷を行うことができる。これにより、印刷用紙１４１には高品位なカラー画像が形成される。

再び図１を参照して説明する。インクリボン送り機構１５０も紙送り機構１１０と同様に、サーマルヘッド１３０を境に、供給側と排出側とに分かれる。サーマルヘッド１３０と供給コア１２１との間には、供給側ガイドローラ１２３、サーマルヘッド１３０と巻取コア１２２との間には排出側ガイドローラ１２４が配置されている。

サーマルヘッド１３０は、基板に複数個の発熱体（いずれも図示略）が列設されたものである。サーマルヘッド１３０は、図示しない昇降機構によってプラテンローラ１１３に対して離間または圧接される。サーマルヘッド１３０の近傍には、剥離プレート１３１が設けられている。剥離プレート１３１は、サーマルヘッド１３０の送り方向Ｆ側に備え付けられている。剥離プレート１３１は、サーマルヘッド１３０により印刷用紙１４１に染料を転写したインクリボン１２０の上側から当接される。これにより、剥離プレート１３１は、インクリボン１２０の搬送の軌道を印刷用紙１４１の搬送の軌道から引き離す。つまり、インクリボン１２０はこの剥離プレート１３１を支点にして印刷用紙１４１から剥離される。剥離プレート１３１の下流には、マークセンサ２１０が設けられている。マークセンサ２１０は、インクリボン１２０のマークパターンＭを検出するセンサである。

用紙カセット１４０は、定型（例えば、Ａ４、Ａ５等）の印刷用紙１４１を多数枚収納するものである。この印刷用紙１４１は、図示しないシートフィーダにより一枚ずつ取り出されて用紙搬送路１１６を通して搬送される。搬送された印刷用紙１４１上には、サーマルヘッド１３０とプラテンローラ１１３の間の画像形成領域において各色の染料が転写されカラー画像が形成される。

図３は、供給コア１２１周辺の構造の詳細を示す図である。トルクリミッタ２００は、供給コア１２１の回転軸１７０のトルクを負荷トルクＴｌに制限する機能を有する。張力制御モータ２２０は、制御信号に従ってトルクリミッタ２００に負担トルクＴｍを与える。プリント中、張力制御モータ２２０の回転方向は、図３中Ａ方向である。供給コア１２１とトルクリミッタ２００とは、ギア１９２およびギア１９１で連結されている。トルクリミッタ２００と張力制御モータ２２０とは、ギア１９１およびギア２２１を介して連結されている。

供給コア１２１の回転軸１７０には、スリットプレート２３０が取り付けられている。スリットプレート２３０には、その円形の外縁に沿って複数のスリットが設けられている。フォトインタラプラ２４０は、ＬＥＤとフォトトランジスタ（またはフォトダイオード）とを有する。フォトインタラプラ２４０は、ＬＥＤとフォトトランジスタの間をスリットが通過すると、スリットが通過したことを示す信号を出力する。

図４は、熱転写プリンタ１００の機能構成を示す図である。モータドライバ２５０は、制御部２６０の制御下で張力制御モータ２２０を駆動するための制御信号を出力する。本実施形態において、モータドライバ２５０は、定電圧パルス変調（Pulse Wave Modulation、ＰＷＭ）方式の制御信号を出力する。なお、ＰＷＭ方式に代わり電圧変調方式を用いてもよい。フォトインタラプラ２４０は、スリットが通過したことを示す信号を制御部２６０に出力する。制御部２６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサおよびＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリから構成される。制御部２６０は、熱転写プリンタ１００の各構成要素を制御する。

図５は、本実施形態に係るトルクの制御方法を示す図である。図５においては、供給リボン径が減少する方向を正方向としている。ｒ_ｓは使用開始時（新品時）の供給リボン径を、ｒ_ｅは使用終了時（リボンを使い切ったとき）の供給リボン径を示している。プリント動作中、制御部２６０は、供給リボン径ｒに応じて張力制御モータ２２０の負担トルクを制御する。具体的には、制御部２６０は、図５に示されるように、供給リボン径が減少するにつれて負担トルクＴｍ（の大きさ）が増大するように張力制御モータ２２０を制御する信号を、モータドライバ２５０に出力させる。トルクリミッタ２００の負荷トルクＴｌと、張力制御モータ２２０の負担トルクＴｍとは、互いに反対方向を向いている。したがって、従来技術によれば、供給リボン径ｒによらず負荷トルクＴｌ、すなわち軸トルクＴｂは一定であるのに対し、本実施形態においては、回転軸１７０の軸トルクＴｂ（＝Ｔｌ−Ｔｍ）は、負担トルクＴｍの大きさが増大するにつれて小さくなる。なお、インクリボン１２０がたわむのを防止するため、Ｔｌ＞Ｔｍの条件が満たされている必要がある。

図６は、インクリボン１２０にかかる張力（バックテンション）を示す図である。従来技術によれば、バックテンションＦｂ１は、供給リボン径ｒが減少するにつれ増大してしまった。本実施形態によれば、供給リボン径によらず、バックテンションＦｂ２を一定に保つことができる。これにより、色ズレのない熱転写プリンタを提供することができる。

供給リボン径、すなわちインクリボン１２０の残量は、例えば次のように算出される。制御部２６０は巻取コア１２２を回転させるＤＣモータ（図示略）を回転させる。インクリボン１２０は巻取コア１２２に巻き取られる。マークセンサ２１０は、インクリボン１２０上のマークパターンＭを検出すると、マークパターンＭを検出したことを示す信号を制御部２６０に出力する。マークパターンＭはインクリボン１２０上において一定の間隔で配置されているので、制御部２６０はマークセンサ２１０から出力される信号によりインクリボン１２０が供給された量を算出する。また、制御部２６０は、フォトインタラプラ２４０から出力される信号により、フォトインタラプラ２４０の位置を通過したスリットの数を計測する。スリットの数は回転軸１７０の回転角に対応する。制御部２６０は、計測したスリットの数から、回転軸１７０の回転角を算出する。制御部２６０は、算出したインクリボンの供給量（＝供給コア１２１に巻かれているインクリボン１２０の径）、および回転軸１７０の回転角（＝供給コア１２１の回転角）から、供給リボン径を算出する。制御部２６０は算出した供給リボン径をメモリに記憶する。供給リボン径の算出は、あらかじめ決められた量のインクリボン１２０が供給されたときのスリットの数に基づいて算出されてもよい。

なお、マークパターンＭが無いインクリボンを用いるプリンタの場合、マークセンサ２１０に代わって各染色層の色を識別するセンサを用いればよい。
プリント中は上述のようにして供給リボン径を算出すればよいが、プリント前はインクリボン１２０が巻き取られないので、インクリボン１２０を空送りすることにより供給リボン径を算出してもよい。例えば、熱転写プリンタ１００の電源投入時、あるいは消耗品を交換するため筐体のメンテナンスカバー（図示略）が開閉された時に供給リボン径を算出する構成としてもよい。また、インクリボンを所定量供給し、供給リボン径の算出を行った後、供給コア１２１を駆動するＤＣモータおよび張力制御モータ２２０を逆回転し、インクリボンを空送りした分を元に戻してもよい。

上述の実施形態においては、ＤＣモータを用いてトルクリミッタ２００に負担トルクを与える構成としたが、ＡＣモータ等、他のトルク発生装置を用いる構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係る熱転写プリンタ１００の構成を示す図である。 インクリボン１２０の構成を示す図である。 供給コア１２１周辺の構造の詳細を示す図である。 熱転写プリンタ１００の機能構成を示す図である。 トルクの制御方法を示す図である。 インクリボン１２０にかかる張力（バックテンション）を示す図である。 従来技術に係る熱転写プリンタの構成を示す図である。 従来技術に係る張力制御機構を示す図である。

符号の説明

１００…熱転写プリンタ、１１０…紙送り機構、１１１…給紙ローラ、１１２…ピンチローラ、１１３…プラテンローラ、１１４…排紙ローラ、１１５…ピンチローラ、１２０…インクリボン、１２１…供給コア、１２２…巻取コア、１２３…供給側ガイドローラ、１２４…排出側ガイドローラ、１３０…サーマルヘッド、１３１…剥離プレート、１４０…用紙カセット、１４１…印刷用紙、１５０…インクリボン送り機構、１７０…回転軸、１９１…ギア、１９２…ギア、２００…トルクリミッタ、２１０…マークセンサ、２２０…張力制御モータ、２２１…ギア、２３０…スリットプレート、２４０…フォトインタラプラ、２５０…モータドライバ、２６０…制御部

Claims (3)

1. サーマルヘッドと、
   前記サーマルヘッドに押し付けられ、前記サーマルヘッドとの間で転写領域を形成するプラテンローラと、
   回転軸を中心に回転することにより、前記転写領域にインクリボンを供給する供給コアと、
   前記回転軸のトルクをトルク制限値に保つトルクリミッタと、
   前記供給コアにおけるインクリボンの残量を算出する残量算出手段と、
   制御信号に従って動作する負担トルク発生手段であって、前記トルクリミッタのトルク制限値を減少させる負担トルクを発生し、発生した負担トルクを前記トルクリミッタに伝達する負担トルク発生手段と、
   前記残量算出手段により測定されたインクリボンの残量が減少するに従って、前記負担トルクを増大させる制御信号を、前記負担トルク発生手段に出力する張力制御手段と
   を有する熱転写プリンタ。
2. 前記回転軸に取り付けられ、複数のスリットを有するスリットプレートと、
   前記複数のスリットのうち、所定の位置を通過したスリットの数を計測するスリット数計測手段と
   をさらに有し、
   前記残量算出手段が、前記インクリボンを所定量供給した間に前記所定の位置を通過したスリットの数から前記インクリボンの残量を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱転写プリンタ。
3. 前記負担トルク発生手段がＤＣモータであり、
   前記制御信号が、パルス幅変調方式により前記ＤＣモータのデューティ比を制御する信号、または、電圧変調方式により前記負担トルクを制御する信号である
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱転写プリンタ。

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