JP2007253405A - 印刷温度制御装置、印刷装置および印刷温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の印刷温度で印刷を行うことを可能とする。
【解決手段】サーマルヘッドに対峙するプラテン５０を介して印刷温度を制御する印刷温度制御装置であって、プラテン５０を昇温する昇温手段５６と、プラテン５０を冷却する冷却手段４０と、プラテン５０の温度を検出する温度検出手段４２と、温度検出手段４２の検出結果に基づいて、プラテン５０が適正温度となるように、昇温手段５６および冷却手段４０を選択的に制御する制御手段６７と、を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、サーマルヘッドによる印刷温度を制御する印刷温度制御装置、印刷装置および印刷温度制御方法に関するものである。

サーマルヘッドとこれに対峙するプラテン（送りロール）との間に挟持された印刷媒体に対して印刷を行う場合、サーマルヘッドの雰囲気温度が常温よりも高かったり低かったりすると、発熱素子に一定の印加電力を与えたとしても、所定の印刷温度にならず、所望の印刷濃度で印刷することができない。そこで、サーマルヘッドの雰囲気温度を検出し、その検出結果に基づいて、サーマルヘッドへの印加電圧を制御することで、サーマルヘッドの温度（発熱）を調整するようにした印刷装置（印字装置）が知られている（特許文献１参照）。
特開平６−１２２２２７号公報

しかしながら、通常、プラテンの方がサーマルヘッドよりも熱容量が大であるため、サーマルヘッドを温度コントロールしても、プラテンの温度は高温または低温のままである。そのため、従来の印刷装置では、サーマルヘッドへの印加電圧を制御してサーマルヘッドの温度を調整したとしても、プラテンの高温または低温の影響を受けてしまい、所定の印刷温度で印刷を行うことが困難であった。

本発明は、所定の印刷温度で印刷を行うことを可能とする印刷温度制御装置、印刷装置および印刷温度制御方法を提供することを課題とする。

本発明の印刷温度制御装置は、サーマルヘッドに対峙するプラテンを介して印刷温度を制御する印刷温度制御装置であって、プラテンを昇温する昇温手段と、プラテンを冷却する冷却手段と、プラテンの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出結果に基づいて、プラテンが適正温度となるように、昇温手段および冷却手段を選択的に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の印刷温度制御方法は、サーマルヘッドに対峙するプラテンを介して印刷温度を制御する印刷温度制御方法であって、プラテンに、プラテンを昇温する昇温手段、プラテンを冷却する冷却手段およびプラテンの温度を検出する温度検出手段を設け、温度検出手段の検出結果に基づいて、プラテンが適正温度となるように、昇温手段および冷却手段を選択的に制御することを特徴とする。

これらの構成によれば、温度検出手段が検出したプラテンの温度に基づいて、プラテンが適正温度となるように昇温手段および冷却手段が制御される。このため、プラテンが低温または高温である場合にも、昇温手段および冷却手段により昇温（加熱）または冷却（吸熱または放熱）され、プラテンを適正温度にすることができる。したがって、プラテンが高温または低温であるために印刷温度が高温または低温となることがなく、所定の印刷温度で印刷を行うことが可能となる。

上記の印刷温度制御装置において、プラテンは、円筒状のプラテン本体と、プラテン本体の外周面に装着したプラテンゴムと、プラテン本体を回転自在に支持するプラテン駆動軸と、プラテン駆動軸を突設したプラテンベースと、を有し、昇温手段、冷却手段および温度検出手段は、プラテンベースに設けられていることが好ましい。

この構成によれば、昇温手段、冷却手段および温度検出手段をコンパクトに取り付けることができると共に、プラテン支軸に支持されたプラテン駆動軸およびプラテンゴムを効率良く昇温または冷却することができる。さらに、この場合、プラテンゴムが適正温度となるため、所定の印刷温度で印刷できることに加えて、印刷媒体に対して適度な摩擦を呈し、空回りすることなく適切に送ることができる。

この場合、昇温手段および冷却手段は、いずれも板状に形成され、プラテンベースの裏面に、当該プラテンベース側から昇温手段および冷却手段の順で積層されていることが好ましい。

この構成によれば、プラテンベース側から冷却手段および昇温手段の順で積層した場合のように、冷却手段のプラテンベースとは反対側が高温となることがないため、冷却手段による熱移動（吸熱または放熱）の効率を向上させることができ、冷却手段を効率良く作動させることができる。

また上記の印刷温度制御装置において、プラテンは、円筒状のプラテン本体と、プラテン本体の外周面に装着したプラテンゴムと、を有し、昇温手段および冷却手段は、プラテン本体の内部に収容されていることが好ましい。

この構成によれば、昇温手段および冷却手段をコンパクトに取り付けることができると共に、プラテンゴムを効率良く昇温または冷却することができる。さらに、この場合、プラテンゴムが適正温度となるため、所定の印刷温度で印刷できることに加えて、印刷媒体に対して適度な摩擦を呈し、空回りすることなく適切に送ることができる。

これらの場合、昇温手段は、ヒーターで構成されていることが好ましい。

またこれらの場合、冷却手段は、ペルチェ素子で構成されていることが好ましい。

この構成によれば、簡易な構成で昇温手段および冷却手段を実現できると共に、サーマルヘッド廻りの省スペース化を図ることができる。

本発明の印刷装置は、上記した印刷温度制御装置と、サーマルヘッドと、プラテンと、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、プラテンを適正温度にすることができる印刷温度制御装置を備えたことで、プラテンが高温または低温であるために印刷温度が高温または低温となることがなく、所定の印刷温度で印刷を行うことができる。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明を適用したテーププリンタ（印刷装置）について説明する。このテーププリンタは、サーマルヘッドによりインクリボンを介して印刷テープに印刷画像を印刷した後、印刷済みの部分を切断してテープ片（ラベル）を作成するためのものである。

図１に示すように、テーププリンタ１は、印刷テープＴに対して印刷処理を行う装置本体２と、印刷テープＴおよびインクリボンＲを収容し、装置本体２に着脱自在に装着されるテープカートリッジＣとを備えている。

テープカートリッジＣは、上下２分割のカートリッジケース１１内に、印刷テープＴ、インクリボンＲおよび後述するプラテン５０を構成するプラテンローラ１２を収容して構成されている。印刷テープＴはテープリール１３に巻回され、インクリボンＲはリボン繰出しリール１４およびリボン巻取りリール１５に巻回された状態で、それぞれカートリッジケース１１に回転自在に収容されている。また、プラテンローラ１２は、後述するサーマルヘッド４１を覆うヘッドカバー３３が挿し込まれるヘッド挿通開口１６に隣接するようにして、カートリッジケース１１に回転自在に収容されている。

印刷テープＴには、テープ幅が異なる複数種（例えば６ｍｍ〜３６ｍｍ）のものが用意されており、インクリボンＲの幅もそれに対応したものとなっている。カートリッジケース１１の裏面には、小さな複数の被検出孔（図示省略）が形成され、後述するテープ識別センサによってこの複数の被検出孔が識別され、印刷テープＴの種別（テープ幅等）を識別できるようになっている。

印刷テープＴは、裏面に粘着剤が塗布された基材テープＴ１と、この粘着剤により基材テープＴ１に貼付された剥離紙Ｔ２とが積層して構成されている。一方、インクリボンＲは、図示しないが、ポリエチレンテレフタレート等で構成されたリボン基材の表面に感熱転写性インク層を積層し、裏面に、すなわちサーマルヘッド４１と接する面に耐熱性を有する背面層を積層した構成となっている。

装置本体２は、装置ケース２１により外殻が形成され、印刷画像データを入力するためのキーボード２２と、入力結果等を表示するディスプレイ２３と、印刷テープＴおよびインクリボンＲを同時に送るテープ送り機構２７（図３参照）と、サーマルヘッド４１およびプラテン５０を有する印刷部２４と、印刷後の印刷テープＴの切断を行うカッタユニット２５と、テーププリンタ１の各部を制御する制御部２６（図４参照）と、を備えている。

装置ケース２１の後半部左上面に設けられた開閉蓋３１を開放すると、その内部には、テープカートリッジＣが装着されるカートリッジ装着部３２が窪入形成されている。カートリッジ装着部３２には、その隅部に、複数のマイクロスイッチで構成されたテープ識別センサ（図示省略）が配設されている。また、カートリッジ装着部３２には、サーマルヘッド４１を回動自在に支持するヘッド支持軸４５（図２参照）や、リボン巻取り駆動軸３６およびプラテン５０を構成するプラテン駆動軸３７が立設されている。カートリッジ装着部３２の下側空間には、モータや減速ギヤ列等から成るテープ送り機構が内蔵されている。

さらに、カートリッジ装着部３２には、サーマルヘッド４１がヘッドカバー３３に覆われて設けられている。テープカートリッジＣをカートリッジ装着部３２に装着すると、サーマルヘッド４１（ヘッドカバー３３）がヘッド挿通開口１６に挿し込まれる。この状態で、開閉蓋３１を閉塞すると、サーマルヘッド４１（発熱素子４７）と、これに対峙するプラテン５０との間に印刷テープＴおよびインクリボンＲが挟み込まれ、印刷が可能となる（図２参照）。

また、このとき、テープカートリッジＣのプラテンローラ１２およびリボン巻取りリール１５が、それぞれカートリッジ装着部３２に立設されたプラテン駆動軸３７およびリボン巻取り駆動軸３６に差し込まれる。そして、印刷テープＴとインクリボンＲとは、テープ送り機構２７によりリボン巻取り駆動軸３６およびプラテン駆動軸３７を同期回転させることにより、ヘッド挿通開口１６の位置で相互に重なり合った状態で走行する。

テープ送り機構２７は、図示しないが、リボン巻取り駆動軸３６およびプラテン駆動軸３７をそれぞれ回転させる動力源となるモータと、モータの動力を各駆動軸３６，３７に伝達する減速ギヤ列と、カートリッジ装着部３２の下方に配設され、これらを取り付けたベースフレームとから構成されている。

そして、テープ送り機構２７により印刷テープＴおよびインクリボンＲを送ると共に、これに同期して印刷画像のドット情報に基づく駆動パルスを印加してサーマルヘッド４１を発熱駆動させると、インクリボンＲの感熱転写性インク層から印刷テープＴにインクが感熱転写され、印刷画像が印刷テープＴに印刷される。このとき、プラテン５０の温度が適正温度より高温であると、これとサーマルヘッド４１に挟まれた印刷テープＴおよびインクリボンＲの温度（インクの転写温度）も高温となるため、インク転写量が増えて印刷濃度が濃くなってしまう。逆にプラテン５０の温度が適正温度より低温であると、インクの転写温度も低温となるため、インク転写量が減って印刷濃度が薄くなってしまう。そこで、テーププリンタ１では、プラテン５０の温度が適正温度となるように制御している（詳細は後述する）。

装置ケース２１の左側部には、カートリッジ装着部３２から印刷テープＴを装置外部へ排出するテープ排出口３４が形成され、このテープ排出口３４に臨んで装置ケース２１に内蔵されたカッタユニット２５により、印刷テープＴの印刷済み部分の後端が切断され、テープ片が得られる。

また、図示は省略するが、装置ケース２１の右側部には、電源供給のための電源供給口と、パーソナルコンピュータ等の外部装置と接続するためのコネクタとが形成されている。また、装置ケース２１の内部には、後述する制御部２６を構成する回路基板が搭載されている。

図２ないし図４に示すように、印刷部２４は、複数の発熱素子４７を有するサーマルヘッド４１と、サーマルヘッド４１に対峙するプラテン５０と、プラテン５０のベース部となるプラテンベース５５の裏面に設けられたセラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０と、プラテンベース５５上に組み込まれた温度検出センサ４２とから構成されている。

サーマルヘッド４１は、ヘッド本体４３と、ヘッド本体４３を支持するヘッドホルダ４４とで構成されている。ヘッドホルダ４４は、一方の端部でヘッド支持軸４５に回動自在に支持されており、図示しないヘッド押圧部材によりヘッドホルダ４４がプラテン５０側に押圧されると、ヘッドホルダ４４がヘッド支持軸４５を中心に回動し、ヘッド本体４３をプラテン５０に押し付けるようになっている。

ヘッド本体４３は、ヘッドベース４６（セラミックベース）と、ヘッドベース４６に突設した複数の発熱素子４７とを有している。複数の発熱素子４７は、ヘッドベース４６のヘッド支持軸４５から離れた端部に、所定の間隔（例えば３００ｄｐｉ）で上下方向に列設されている。複数の発熱素子４７の並び幅は、最も幅広の印刷テープＴよりも僅かに大きくなっている。

プラテン５０は、装置本体２側のプラテン駆動軸３７およびこれを支持するプラテンベース５５と、プラテン駆動軸３７に差し込まれるテープカートリッジＣ側のプラテンローラ１２とで構成されている。プラテン駆動軸３７は、プラテンベース５５に立設した支軸ピン５１と、減速ギヤ列の出力ギヤ２８と一体に支軸ピン５１に回転自在に支持され、プラテンローラ１２と係合する軸係合部５２とから成っている。

プラテンベース５５は、熱伝導率の高い材料（例えばスチール製）で構成され、図示しない断熱材を介してベースフレーム上に固定されており、後述するセラミックヒーター５６やペルチェ素子４０による昇温・冷却を効率良くプラテン５０に伝えると共に、その昇温・冷却が、ベースフレームに逃げにくいようになっている。もちろん、ベースフレーム上に直接プラテン駆動軸３７を回転自在に支持するようにしてもよい。

一方、プラテンローラ１２は、差し込まれたプラテン駆動軸３７の軸係合部５２と係合する筒状のプラテン本体５３と、例えばシリコンゴムで構成され、プラテン本体５３の外周面に装着したプラテンゴム５４とから成っている。

セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０は、それぞれ板状に形成されており、プラテンベース５５の裏面に、プラテンベース５５側からセラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０の順で積層されている。ペルチェ素子４０は、セラミックヒーター５６と接するヒーター面４０ａ（プラテンベース５５側の面）が冷却面、その反対側の面４０ｂが加熱面となっている。これによれば、プラテンベース５５側からペルチェ素子４０およびセラミックヒーター５６の順で積層した場合のように、ペルチェ素子４０の加熱面がセラミックヒーター５６と接することがないため、ペルチェ素子４０による熱移動（吸熱または放熱）の効率を向上させることができ、ペルチェ素子４０を効率良く作動させることができる。

そして、後述する温度制御部６７により、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０を選択的に作動させることで、プラテンベース５５を昇温および冷却することができる。そして、プラテンベース５５が昇温・冷却されることで、その昇温・冷却が、プラテンベース５５から支軸ピン５１、軸係合部５２、プラテン本体５３およびプラテンゴム５４の順に伝達され、プラテン５０全体が昇温・冷却される。

なお、セラミックヒーター５６を設けずに、ペルチェ素子４０だけでプラテン５０を昇温および冷却するようにしてもよい。すなわち、ペルチェ素子４０に流す電流の極性を切り換え可能な構成とし、冷却面と加熱面とを切り換えるようにしてもよい。

このように、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０をプラテンベース５５に設けることで、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０をコンパクトに取り付けることができると共に、プラテン５０を効率良く昇温・冷却することができる。なお、プラテン５０を冷却する冷却手段としては、ペルチェ素子４０に限定されるものではなく、例えば、プラテンベース５５の裏面側に形成した放熱フィンにより放熱させてもよく、さらに冷却ファンにより強制冷却するようにしてもよい。もっとも、本実施形態のように、ペルチェ素子４０を用いることで、簡易な構成で冷却手段を実現できると共に、プラテンベース５５廻りの省スペース化を図ることができる。同様に、プラテン５０を昇温する昇温手段としては、セラミックヒーター５６に限定されるものではないが、セラミックヒーター５６を用いることで、簡易な構成で昇温手段を実現できると共に、プラテンベース５５廻りの省スペース化を図ることができる。

温度検出センサ４２は、サーミスタ等で構成されており、プラテンベース５５のプラテン５０近傍に配設されている。プラテンベース５５は、上述したように、熱伝導率の高い材料で構成されている。このため、プラテン５０の温度を適切に検出することができる。そして、検出したプラテン５０の温度データ（プラテン温度データ）が、温度制御部６７に供給される。

図４に示すように、テーププリンタ１の制御部２６は、ＣＰＵやメモリ等で構成されており、機能的には、制御部２６全体を統括制御するメイン制御部６１と、入力された画像データに基づいて作成した駆動パルスを各発熱素子４７に印加するヘッド制御部６５と、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０の作動を制御する温度制御部６７とを有している。なお、図示しないが、制御部２６は、このほか、テープ送り機構２７のモータ等を制御するモータ制御部や、ディスプレイ２３を制御する表示制御部等の各種制御部を有している。

温度制御部６７は、温度検出センサ４２から出力されたプラテン温度データと、予め設定されたプラテン５０の適正温度（例えば２０±５℃）に基づく適正温度データとに基づいて、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０との間にそれぞれ設けられたスイッチング素子（図示省略）を切り換え、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０の作動を制御している。なお、特許請求の範囲における「印刷温度制御装置」は、セラミックヒーター５６と、ペルチェ素子４０と、温度検出センサ４２と、温度制御部６７とから構成されている。

図５に示すように、具体的には、プラテン温度データと適正温度データとを比較して、プラテン温度データが適正温度データの下限値（例えば１５℃）よりも低い場合には、セラミックヒーター５６側のスイッチング素子をＯＮにすると共にペルチェ素子４０側のスイッチング素子をＯＦＦにして、セラミックヒーター５６を作動させる（Ｓ１１）。これにより、プラテン５０を昇温する（Ｓ１２）。一方、プラテン温度データが適正温度データの上限値（例えば２５℃）よりも高い場合には、セラミックヒーター５６側のスイッチング素子をＯＦＦにすると共にペルチェ素子４０側のスイッチング素子をＯＮにして、ペルチェ素子４０を作動させる（Ｓ１３）。これにより、プラテン５０を冷却する（Ｓ１４）。また、プラテン温度データが適正温度データの下限値から上限値の範囲内にあるときは、両スイッチング素子もＯＦＦにして、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０をいずれも作動しない（Ｓ１５）。

これによれば、プラテン５０が低温または高温である場合にも、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０により昇温または冷却され、プラテン５０を適正温度にすることができる（Ｓ１６）。したがって、プラテン５０が高温または低温であるために印刷温度（インクの転写温度）が高温または低温となることがなく、所定の印刷温度で印刷される（Ｓ１７）。

さらに、この場合、プラテンゴム５４が適正温度となるため、所定の印刷温度で印刷できることに加えて、印刷テープＴ（剥離紙Ｔ２）に対して適度な摩擦を呈し、空回りすることなく適切に送ることができる。

なお、温度制御部６６には、テープ識別センサにより検出されたテープカートリッジＣの種別（印刷テープＴおよびインクの材質等）に応じた適正温度データを、メイン制御部６１から供給するようにしてもよい。

また、本実施形態のテーププリンタ１では、プラテン５０が、装置本体側のプラテン駆動軸３７およびプラテンベース５５と、テープカートリッジＣ側のプラテン本体５３およびプラテンゴム５４とで構成されているが、通常のサーマルプリンタのように、プラテン５０を、装置本体に回転自在に設けた円筒状のプラテン本体５３およびその外周面に装着したプラテンゴム５４とで構成したものにも本発明を適用可能である。この場合、セラミックヒーター５６およびペルチェ素子４０をプラテン本体５３の内部に収容することが好ましい。

以上により、本実施形態のテーププリンタ１によれば、プラテン５０を適正温度にすることができるため、プラテン５０が高温または低温であるために印刷温度が高温または低温となることがなく、所定の印刷温度で印刷を行うことができる。

なお、本実施形態では、サーマルヘッド４１によりインクリボンＲを介して印刷テープＴに印刷を行う場合について説明したが、サーマルヘッド４１により感熱紙等に印刷を行う場合にも本発明を適用可能である。

実施形態に係るテーププリンタの開閉蓋を開放した状態の全体斜視図である。 テーププリンタのサーマルヘッド廻りの平面図である。 テーププリンタのプラテン廻りの縦断面図である。 テーププリンタの制御ブロック図である。 テーププリンタの温度制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１…テーププリンタ ３７…プラテン駆動軸 ４０…ペルチェ素子 ４１…サーマルヘッド ４２…温度検出センサ ５０…プラテン ５３…プラテン本体 ５４…プラテンゴム ５５…プラテンベース ５６…セラミックヒーター ６７…温度制御部

Claims (8)

1. サーマルヘッドに対峙するプラテンを介して印刷温度を制御する印刷温度制御装置であって、
   前記プラテンを昇温する昇温手段と、
   前記プラテンを冷却する冷却手段と、
   前記プラテンの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記プラテンが適正温度となるように、前記昇温手段および前記冷却手段を選択的に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする印刷温度制御装置。
2. 前記プラテンは、円筒状のプラテン本体と、前記プラテン本体の外周面に装着したプラテンゴムと、前記プラテン本体を回転自在に支持するプラテン駆動軸と、前記プラテン駆動軸を突設したプラテンベースと、を有し、
   前記昇温手段、前記冷却手段および前記温度検出手段は、前記プラテンベースに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の印刷温度制御装置。
3. 前記昇温手段および前記冷却手段は、いずれも板状に形成され、
   前記プラテンベースの裏面に、当該プラテンベース側から前記昇温手段および前記冷却手段の順で積層されていることを特徴とする請求項２に記載の印刷温度制御装置。
4. 前記プラテンは、円筒状のプラテン本体と、前記プラテン本体の外周面に装着したプラテンゴムと、を有し、
   前記昇温手段および前記冷却手段は、前記プラテン本体の内部に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の印刷温度制御装置。
5. 前記昇温手段は、ヒーターで構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷温度制御装置。
6. 前記冷却手段は、ペルチェ素子で構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷温度制御装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の印刷温度制御装置と、
   前記サーマルヘッドと、
   前記プラテンと、を備えたことを特徴とする印刷装置。
8. サーマルヘッドに対峙するプラテンを介して印刷温度を制御する印刷温度制御方法であって、
   前記プラテンに、前記プラテンを昇温する昇温手段、前記プラテンを冷却する冷却手段および前記プラテンの温度を検出する温度検出手段を設け、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記プラテンが適正温度となるように、前記昇温手段および前記冷却手段を選択的に制御することを特徴とする印刷温度制御方法。

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