JP2007331357A - Thermal printer with forced cooling apparatus - Google Patents

Thermal printer with forced cooling apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2007331357A
JP2007331357A JP2006188606A JP2006188606A JP2007331357A JP 2007331357 A JP2007331357 A JP 2007331357A JP 2006188606 A JP2006188606 A JP 2006188606A JP 2006188606 A JP2006188606 A JP 2006188606A JP 2007331357 A JP2007331357 A JP 2007331357A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal head
thermal
temperature
heat
printing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006188606A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhide Takahama
和英 高濱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2006188606A priority Critical patent/JP2007331357A/en
Publication of JP2007331357A publication Critical patent/JP2007331357A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize printing at fast speed, high printing quality, acceleration of tone printing, etc. by reducing thermal storage of a thermal head, and performing integrity absorbency. <P>SOLUTION: A forced cooling apparatus with a Peltier element provided outside of a printer is mounted a water-cooled head for a thermal head on a heat sink top face of the thermal head. Water is circulated to a heat absorbency side by the water-cooled head for the thermal head and tube, and the water in the thermal head whose temperature is elevated is cooled here. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はサーマルプリンターにかかわるもので、特に、発熱にともなうサーマルヘッドの蓄熱による障害対策に関するものである。The present invention relates to a thermal printer, and particularly relates to countermeasures against troubles caused by heat accumulation of a thermal head accompanying heat generation.

サーマルプリンターの市場規模、応用範囲は拡大している。
業務用プリンターとしてのサーマルプリンターの優位性は
・メンテナイスフリー
定期点検は必要無く、交換部品は無く、寿命部品は、サーマルヘッドに限定(印字距離50km、100kmと非常に長い寿命)
・オンデマンド印字可能
電源オン、即印字可能。セットアップ時間無し、また、インクジェットプリンターで必須なセルフクリーニングのための、印字途中での印字不可時間が全く必要なし。
・耐環境性
振動ある場所での印字、粉塵ある場所での印等劣悪環境での印字はサーマルプリターのみ可能である。
又、耐薬品性、耐溶剤性、耐ガソリン性、耐こすれ性など要求に応じた印刷が可能なのはサーマルプリンターのみである。
・金、銀、箔、フォログラム等特殊印刷が可能
これらの印刷は従来印刷でしかできなかった特殊印刷であり。
サーマルプリンターでの印字は、印刷業界への応用が期待できる。
これらは、業務用印刷の代替の可能性を意味している。
上記の優位性に加えて本提案技術で新分野への応用が可能である。
・サーマルプリンターは近年、ますます、新分野への応用が検討されている。
オンサイト(その場所)で、プロと同じプリンター−印刷したい要望・必要性が、高まっている。それは、本来プロの印刷屋が行っていたものであり、数時間の連続印刷でも、印字品質の定常的な確保は必須である。しかし、現状のサーマルプリンターの技術では、連続印字は可能であるが、印字品質の定常的な保証までは考慮されていなかった。
従来のサーマルヘッドの蓄熱対策として、熱履歴制御(過去の印字履歴から印加エネルギーを制御)とサーマルヘッドの温度から印加えエネルギーを調整する事と蓄熱したサーマルヘッドのヒートシンクで熱を空中に発散していた。しかし、現状は、ある限定された蓄熱対策で、上記産業上の利用分野で述べた如く、カラープリンターの印字スピードの限界、日付けプリンターの高速性、等々の限界があった。
サーマルプリンター方式では、発熱で印字を行うため、サーマルヘッドの蓄熱は、熱量の大小はあるが、発生し、印字の限界になっている。(図6に蓄熱発生のメカニズム示す)
The market scale and application range of thermal printers are expanding.
Advantages of thermal printers as commercial printers ・ Maintenance-free periodic inspection is not required, there are no replacement parts, and the life parts are limited to thermal heads (printing distances of 50 km and 100 km are very long)
・ On-demand printing is possible. There is no setup time, and there is no need for non-printable time during printing for self-cleaning, which is essential for inkjet printers.
・ Environmental resistance Printing in a poor environment such as printing in locations with vibrations or in dusty locations is possible only with a thermal printer.
Also, only thermal printers can perform printing according to demands such as chemical resistance, solvent resistance, gasoline resistance, and rubbing resistance.
・ Special printing such as gold, silver, foil, and hologram is possible. These printings are special printing that was possible only by conventional printing.
Printing with a thermal printer can be expected to be applied to the printing industry.
These mean the possibility of replacement for commercial printing.
In addition to the above advantages, the proposed technology can be applied to new fields.
・ In recent years, thermal printers are increasingly being applied to new fields.
There is a growing demand and need to print on-site (in the same place) as a professional printer. It was originally done by a professional printing shop, and it is essential to maintain a constant print quality even for several hours of continuous printing. However, with the current thermal printer technology, continuous printing is possible, but constant guarantee of print quality has not been considered.
As heat storage countermeasures for conventional thermal heads, heat history control (controlling applied energy from past printing history) and adjusting the energy applied from the temperature of the thermal head and the heat sink of the thermal head that stored heat dissipates heat into the air. It was. However, at present, as a limited heat storage measure, as described in the industrial application field, there are limitations such as the limitation of the printing speed of the color printer and the high speed of the date printer.
In the thermal printer system, printing is performed with heat generation, so the thermal storage of the thermal head is generated, although the amount of heat is large and small, and is the limit of printing. (Figure 6 shows the mechanism of heat storage)

・上記[産業上の利用分野]で述べた本技術を活用したサーマルプリンターの応用が、課題と解決である。
サーマルプリンターハサーマルヘッドの発熱で印字を行うが、その熱は、蓄熱となり、サーマルヘッドに溜まり、いろいろの問題を引き起こす。
・印字品質劣化
印字を連続的に実施していくと、サーマルヘッド(セラミック基板、ヒートシンク)が蓄熱し、熱が想定以上に発生し、印字が濃くなりすぎ、クリアな印字ができなくなる。
これは、バーコード印字では、バーコードを機械が読み取れなくなる要因となる。
また、カラープリンターでは階調印字が要求されるがサーマルヘッドが蓄熱し、想定以上の発熱量となり、階調が保てなくなる。
蓄熱を減らすかなくすことが解決策である。
・印字スピードの上限
印字スピードを上げれば上げるほど印字の為の熱エネルギーは必要になる。
これは、印字のための、受像紙への引加エネルギーは単位面積当り高速、低速にかかわらず一定値以上必要である。その為、高速印字の場合、高い熱エネルギーを発生させる為、引加エネルギーをかける。引加エネルギーの1/3以上は、蓄熱となってセラミック、ヒートシンクに蓄えられ、印字劣化、寿命に悪影響を与える。
・サーマルヘッド寿命短命は避けられない状況にある
サーマルヘッドの温度が蓄熱の為、上がればサーマルヘッドの寿命に悪影響を与える。
これはサーマルヘッドの発熱体の酸化による破損が促進されるからである。
酸化促進要因として、温度、イオンがあり、温度が高くなれば、酸化が促進される。
本件はその解決策である。蓄熱を押さえ、上記3点の改善を行う。
-The application and application of thermal printers using this technology described in [Industrial application fields] is a problem and solution.
Printing is performed by the heat generated by the thermal printer, but the heat accumulates in the thermal head and causes various problems.
・ Degradation of print quality If printing is continuously performed, the thermal head (ceramic substrate, heat sink) accumulates heat, heat is generated more than expected, the print becomes too dark, and clear print cannot be performed.
This becomes a factor that the barcode cannot be read by the machine in barcode printing.
In addition, gradation printing is required in a color printer, but the thermal head stores heat, resulting in an amount of heat generation that is greater than expected, and gradation cannot be maintained.
The solution is to reduce or eliminate heat storage.
・ The higher the maximum printing speed, the more heat energy is required for printing.
For this purpose, the energy applied to the image receiving paper for printing needs to be a certain value or more regardless of whether it is high speed or low speed per unit area. Therefore, in the case of high-speed printing, applied energy is applied to generate high thermal energy. One third or more of the applied energy becomes heat storage and is stored in the ceramic and heat sink, which adversely affects printing deterioration and life.
・ Short life of thermal heads Short life is unavoidable The temperature of thermal heads is unavoidable, and if it rises, it will adversely affect the life of thermal heads.
This is because breakage due to oxidation of the heating element of the thermal head is promoted.
Oxidation promoting factors include temperature and ions. If the temperature rises, oxidation is promoted.
This is the solution. Reduce heat storage and improve the above three points.

本発明はサーマルプリンターの上述した従来の問題点をかんがみ、サーマルヘッドの蓄熱をおさえるものである。
本発明の請求項1は通常のサーマルヘッド(図−1)のヒートシンクでの放熱では蓄熱を抑える事は限界があり、ヒートシンクに強制冷却装置をつけ、蓄熱を抑えるものである。
請求項2は強制冷却装置として、水冷(油冷、気化/液化装置)装置をヒートシンクに取り付け強制冷却するものである。サーマルプリンターのサーマルヘッド周りは、非常に狭い空間しかないので、強制冷却装置自体でなく、強制冷却装置で冷却された水をヒートシンクと取り付けられた銅製の装置を流し吸熱するものである。
図1に示す。
強制冷却装置はプリンター外に設置し、強制冷却器、水流用ポンプをぐびしたものである。
図2に示す。
請求項3は、強制冷却装置として、ペルチェ素子を使用するものである。
ペルチェ素子は、安価で、かつ、冷却能力が高く、取り扱いしやすく、設置場所空間を小さくできる点から本プリンターの冷却装置として最適である。
ペルチェ素子は、吸熱と同時に発熱を行うため、発熱を放熱する装置が必要である、放熱装置として、ヒートシンク、フィン、強制冷却としてのファン等で冷却している。
これらをプリンター内部に納める事は非常に難しく、プリンター外に設置し、冷却水をプリンター内のサーマルヘッド冷却に使用するものである。
請求項4は強制冷却装置の吸熱力に関してのものである。
サーマルヘッドの発熱量の最大時でも、チャント吸熱でき、発熱量が少ないときには吸熱力を弱めることができることで、サーマルヘッドが一定の温度に保つことができる
そのために、サーマルヘッドの温度感知装置を取り付け、サーマルヘッドの温度を一定にすべく、フィードバック制御を行う。
請求項5は冷却の効率的運用のためのものである。
元来サーマルヘッドのヒートシンクは、周囲空気中へ熱発散させるもので、いかに、発散させるかが課題であったが、本件の場合、ヒートシンク内で熱を吸収し、プリンター外の強制冷却装置で、熱を放出させるものである。つまり、本ヒートシンクは外温より低温になっているので、ヒートシンクを開放していると、ヒートシンクの温度が上がって冷却効果が下がってしまう。
また、ヒートシンクが外温より低温であり、ヒートシンク表面に水滴が発生する危険性があり、その防止にもなるものである。
請求項6は請求項5で述べたヒートシンク表面の水滴発生防止を完全にするため、遮熱材表面にヒーターを設けたものである。外温程度に遮熱材の表面を加熱することで、水滴防止になるものである。
請求項7は印字状況つまり印字率の加減により、瞬間的に発熱体周りの温度があがる対策である。
従来は、熱履歴制御とヒートシンクの温度変化で補正(これから印字するエネルギを調整)していた。
より一層の高精度制御(印字濃度諧調制御)が要求されるフォトプリンター等のカラープリンターではさらに精密な制御が要求される。
熱履歴制御はその発熱体の温度予測は可能であるが、周辺発熱体の履歴等を加味できなく実情とは異なっている。また、サーマルヘッドの温度はヘッドのある部分の温度(蓄熱温度)の測定であり、発熱体各自近傍の瞬間的な温度上昇は感知できない。
これは、一列に並んだ発熱体(例4“幅300dpiのサーマルヘッドなら1200個の発熱体)と温度感知用サーミスターとは物理的にある距離を持たざるをえないためである。
ゆえに、サーミスターが感知する温度特性と、発熱体の温度特性では、
・サーミスターは少し遅れて、発熱体の温度特性を感知
・サーミスターに届くまでに、ある程度平滑されて、瞬間的な温度上昇は検地不可になる
それらを補正する方式としては、各発熱体の温度を検地し、その値から印字条件を予想する事も報告されている。この場合も蓄熱は避けられず、高速化、印字率の高い印字で問題は残る。現状の解決策としてはサーマルヘッドを強制冷却する方式しかない。
まさに本件の提案するものである。
請求項8、9はサーマルヘッドを直接強制冷却するものである。(図4)
直接ヒートシンクにペルチェ素子(図3に説明書)を取り付ける事は、効率的には最高であるが、課題は、発熱側の処理である。
ペルチェ素子は、片側では、冷えて熱を吸収するが、片側は熱くなり熱を放熱しなければならない。放熱をプリンター内部、サーマルヘッド近辺ではできないので、プリンター外部まで熱を移動させる必要がある。
ヒートパイプ、水ホース等を使用するものである。
請求項10はサーマルヘッドの発熱体の温度上昇をいかに早く抑えるかの対策である。
従来サーマルヘッドのセラミックとヒートシンクの間は熱抵抗値の低い両面テープでくっついている。
この間の熱抵抗値を抑え、ヒートシンクの強制冷却の温度にセラミックならび、セラミック上の発熱体温度を安定化させるものである。
請求項11も請求項10と同じ強制冷却の即効性向上のための対策である。
ヒートシンクの強制冷却部の安定している低温が発熱体の熱を奪うために、ヒートシンクの熱抵抗を下げるものである。図1に示す。
手に入る金属では銅が最適であり使用する。ただし銅の問題として、強度不足があり、ヒートシンクの上面の鉄板等を設けて強度を保つようにしたものである
請求12は蓄熱そのものを減らすものである。
そのために、印字媒体、リボンの温度を上げることで、サーマルヘッドの引加エネルギーを抑えることができる。また、この効果として特にカラープリンターでの階調印字を高速で行う場合有効なものである。
階調印字に対して悪影響を及ぼすものとして外温、サーマルヘッドの蓄熱、印字媒体表面温度、リボン温度、他、がある。本発明で、これらがそれぞれある値に管理可能となり、より一層の印字品質が確保可能となる。
The present invention suppresses the heat storage of the thermal head in view of the above-mentioned conventional problems of the thermal printer.
According to the first aspect of the present invention, there is a limit to suppressing heat storage in the heat radiation of the heat sink of a normal thermal head (FIG. 1), and a forced cooling device is attached to the heat sink to suppress heat storage.
According to a second aspect of the present invention, a water cooling (oil cooling, vaporization / liquefaction device) device is attached to a heat sink as a forced cooling device and forcibly cooled. Since there is only a very narrow space around the thermal head of the thermal printer, the water cooled by the forced cooling device flows through the copper device attached with the heat sink, not the forced cooling device itself, and absorbs heat.
As shown in FIG.
The forced cooling device is installed outside the printer and has a forced cooler and water flow pump.
As shown in FIG.
The third aspect uses a Peltier element as the forced cooling device.
The Peltier element is optimal as a cooling device for this printer because it is inexpensive, has a high cooling capacity, is easy to handle, and can reduce the installation space.
Since the Peltier element generates heat simultaneously with heat absorption, a device that dissipates the heat generation is necessary. As a heat dissipation device, the Peltier element is cooled by a heat sink, fins, a fan as forced cooling, or the like.
It is very difficult to store these inside the printer, and it is installed outside the printer and the cooling water is used to cool the thermal head inside the printer.
The fourth aspect relates to the heat absorption force of the forced cooling device.
Even when the heat generation amount of the thermal head is maximum, it is possible to absorb the chant heat, and when the heat generation amount is small, the heat absorption force can be weakened so that the thermal head can be kept at a constant temperature. In order to keep the temperature of the thermal head constant, feedback control is performed.
Claim 5 is for efficient operation of cooling.
Originally, the heat sink of the thermal head is a device that dissipates heat into the surrounding air. How to dissipate it was a problem, but in this case, it absorbs heat inside the heat sink and is forced to cool outside the printer. It releases heat. That is, since the heat sink is at a lower temperature than the outside temperature, if the heat sink is opened, the temperature of the heat sink increases and the cooling effect decreases.
Further, since the heat sink is at a temperature lower than the external temperature, there is a risk that water droplets are generated on the surface of the heat sink, which also prevents the heat sink.
According to the sixth aspect of the present invention, a heater is provided on the surface of the heat shield in order to completely prevent the generation of water droplets on the surface of the heat sink described in the fifth aspect. Water droplets can be prevented by heating the surface of the heat shield to the external temperature.
Claim 7 is a measure for instantaneously increasing the temperature around the heating element due to the printing situation, that is, the printing rate.
Conventionally, correction is performed by adjusting the thermal history control and the temperature change of the heat sink (the energy to be printed is adjusted from now on).
For color printers such as photo printers that require even higher precision control (print density gradation control), more precise control is required.
Although the heat history control can predict the temperature of the heating element, it is different from the actual situation because the history of the surrounding heating elements cannot be taken into account. Further, the temperature of the thermal head is a measurement of the temperature (heat storage temperature) of a portion where the head is located, and an instantaneous temperature rise in the vicinity of each heating element cannot be detected.
This is because the heating elements arranged in a line (example 1, “1200 heating elements for a 300 dpi wide thermal head) and the temperature sensing thermistor must have a certain physical distance.
Therefore, in the temperature characteristics sensed by the thermistor and the temperature characteristics of the heating element,
・ Thermistor senses the temperature characteristics of the heating element with a slight delay. ・ Smoothness is smoothed to a certain extent until it reaches the thermistor, and the instantaneous temperature rise cannot be detected. It has also been reported that the temperature is detected and the printing conditions are predicted from that value. Also in this case, heat storage is unavoidable, and problems remain with high speed printing with high printing rate. Currently, the only solution is to forcibly cool the thermal head.
This is exactly what we propose.
Claims 8 and 9 directly forcibly cool the thermal head. (Fig. 4)
Attaching the Peltier element (instructions in FIG. 3) directly to the heat sink is the best in terms of efficiency, but the problem is the heat generation process.
The Peltier element cools and absorbs heat on one side, but must heat up and dissipate heat on one side. Since heat cannot be dissipated inside the printer or near the thermal head, it is necessary to transfer heat to the outside of the printer.
Heat pipes, water hoses, etc. are used.
Claim 10 is a measure of how quickly the temperature rise of the heating element of the thermal head is suppressed.
Conventionally, the ceramic and heat sink of the thermal head are attached with double-sided tape with low thermal resistance.
During this period, the thermal resistance value is suppressed, and the temperature of the heatsink is forced to cool, and the temperature of the heating element on the ceramic is stabilized.
Claim 11 is the same measure for improving the immediate effect of forced cooling as in claim 10.
Since the stable low temperature of the forced cooling part of the heat sink takes the heat of the heating element, the heat resistance of the heat sink is lowered. As shown in FIG.
Copper is the best metal available and is used. However, as a problem of copper, there is a lack of strength, and Claim 12 which maintains the strength by providing an iron plate or the like on the upper surface of the heat sink reduces heat storage itself.
Therefore, the applied energy of the thermal head can be suppressed by raising the temperature of the printing medium and ribbon. In addition, this effect is particularly effective when gradation printing is performed at a high speed by a color printer.
There are external temperatures, thermal head heat storage, print medium surface temperature, ribbon temperature, etc. that have an adverse effect on gradation printing. In the present invention, each of these can be managed to a certain value, and further print quality can be ensured.

・サーマルヘッドの蓄熱を減少、完全吸収することが可能になり、高速印字、高印字品質、階調印字の高速化等が実現することが可能となる。・ It is possible to reduce and completely absorb the thermal storage of the thermal head, and realize high-speed printing, high printing quality, high-speed gradation printing, and the like.

図8にサーマルプリンターの概略図を示す。
本件に関する熱転写プリンターのもっとも一般的なタイプは,インクが塗布されたプラスチックのフィルムを加熱し、インクを溶かして転写する方式である。
・サーマルヘッドと印字制御 ・サーマルリボンと駆動系 ・印刷用紙と搬送系とプリンター制御装置で構成されている。
サーマルヘッドに流される電流量に応じてヘッドの温度が上昇→その熱でサーマルリボンの顔料が(溶けて)→印刷用紙に転写される。ことで印刷動作が行われる。
このとき図6で示す如く発熱の一部はサーマルヘッドに蓄熱される。
FIG. 8 shows a schematic diagram of the thermal printer.
The most common type of thermal transfer printer in this case is a system in which a plastic film coated with ink is heated and the ink is melted and transferred.
・ Thermal head and print control ・ Thermal ribbon and drive system ・ It consists of printing paper, transport system and printer controller.
The temperature of the head rises in accordance with the amount of current passed through the thermal head. The thermal ribbon pigment is melted by the heat, and transferred to the printing paper. Thus, the printing operation is performed.
At this time, as shown in FIG. 6, a part of the heat is stored in the thermal head.

実施例1Example 1

図2の水冷強制冷却装置案で説明する。本件使用のサーマルプリンターは
・600dpi、2“/Sのサーマルプリンター
・サーマルヘッドのヒートシンク上面にサーマルヘッド用水冷ヘッドを取り付け
・プリンターの外に、ペルチェ素子を使用した強制冷却装置
熱吸収側に、サーマルヘッド用水冷ヘッドとチューブで水を循環させ、サーマルヘッドの温度上昇した水をここで冷却している。
・ペルチェ素子は、12Vx8A、60W吸引タイプ使用。
ペルチェ素子は、要求吸熱量から選択可能である。
(57Wタイプ、80Wタイプ、etc)
・ペルチェ素子の発熱側には、銅製のヒートシンクとファンを取り付けている。
・サーマルヘッドの温度をフィードバック制御用に温度検知用サーミスターを使用した。
設置場所は可能な限り発熱体に近い場所に取り付けた。本件の場合は、ヒートシンクに穴を掘り埋めた。(I発熱体の裏)制御方法として、サーミスターで検知したサーマルヘッドの温度から、規定温度より、高い場合、ペルチェ素子を動作させ、規定温度以下であれば、ペルチェ素子を非動作させて制御した。
(ペルチェ素子への印加はパルス方式が一般的)
・水の循環用にポンプ使用
・上記の水冷強制冷却と同時に熱履歴制御、サーマルヘッドの温度変化対応制御を行った。
熱履歴制御は、従来から実施されている各発熱体の過去の印字経過から、これから印字するエネルギーを制御するもので、図5で一定の効果が示されている。
本装置の効果は図6に示す通り、絶大なものであった。
本強制冷却装置を使用しない場合には、サーマルヘッドの蓄熱のために温度上昇はある値まで一直線に上昇していく。これは、サーマルヘッドのサーミスターの検知温度は発熱体の温度と時間差があり、熱制御が利かないためである。
それ以上に、サーマルプリンターは、印字率30%以下でしか熱制御の保障ができてないのが現状であり、それ以上の印字率では、制御不可能のなり、温度は上昇し、最後には、サーマルヘッドの破損保護温度(サーミスター温度で75度程度)で印字が停止するものである。本実施では、印字率が90%以上の印字(図8)での印字評価で、強制熱制御装置の効果で、サーマルヘッドの温度がある範囲に収まり(常温27度時にサーマルヘッド30度以下)、熱制御が効果し、連続印字が可能となった。
(リボン1巻(300m〜600m)での連続印字が可能であった)
実施時、サーマルヘッドに水滴が発生した。その対策で、サーマルヘッド特にヒートシンク周辺に2mm厚の耐熱テープを貼った。水滴は非常に減った。
本対応は、冷却したサーマルヘッドの温度上昇を抑える効果もある。
強制冷却の冷却時間短縮、冷却用の電力量減少(ペルチェ素子引加電力減少)又、請求項6にあるように、面ヒータを上記耐熱テープ表面に貼った。
温度は環境温度に設定した。ヒートシンクからの水滴は発生しなかった。
又請求項12のプレヒート機構をサーマルヘッドの直前に設けた。
プレヒート器として、セラミックに発熱体を一直線に設けたものを使用した。
(リライタブルプリンター用消去ヘッド使用)
温度を80度に設定し、リボンと受像紙をプレヒートした。
実際にリボン、受像紙表面温度に反映されるのは、リボン、紙の特質に依存し、実使用では、リボン、紙の表面の特性を考慮して、プレヒート温度を設定する必要がある。
本実施例では、サーマルヘッドへの引加エネルギーを減少させても同じ印字濃度を得た。
又これは、外温の影響 特に受像紙の温度で、印字感度が大きく変化(低温だと印字ののりが悪い)
実施例2
This will be described with reference to the water-cooled forced cooling device plan of FIG. The thermal printer used in this case is a 600 dpi, 2 "/ S thermal printer. A thermal head water cooling head is installed on the top of the heat sink of the thermal head. Water is circulated between the head water cooling head and the tube, and the water whose temperature has risen in the thermal head is cooled here.
・ Peltier element uses 12Vx8A, 60W suction type.
The Peltier element can be selected from the required heat absorption amount.
(57W type, 80W type, etc)
-A copper heat sink and fan are attached to the heat generating side of the Peltier element.
・ Thermistor for temperature detection was used for feedback control of the temperature of the thermal head.
The installation location was as close to the heating element as possible. In this case, a hole was dug in the heat sink. (Back of I heating element) As a control method, if the temperature of the thermal head detected by the thermistor is higher than the specified temperature, the Peltier element is operated. If the temperature is lower than the specified temperature, the Peltier element is not operated. did.
(Pulse method is generally applied to Peltier device)
・ Used a pump for circulating water. ・ Conducted thermal cooling control and thermal head temperature change control simultaneously with the above water cooling forced cooling.
The thermal history control is to control the energy to be printed from the past printing progress of each heating element that has been conventionally performed, and a certain effect is shown in FIG.
The effect of this apparatus was tremendous as shown in FIG.
When this forced cooling device is not used, the temperature rise rises in a straight line to a certain value due to the thermal storage of the thermal head. This is because the temperature detected by the thermistor of the thermal head has a time difference from the temperature of the heating element, and thermal control is not effective.
Furthermore, thermal printers can only guarantee thermal control at a printing rate of 30% or less. At higher printing rates, control becomes impossible, the temperature rises, and finally Printing stops at the thermal head breakage protection temperature (thermistor temperature is about 75 degrees). In this embodiment, the print head evaluation is 90% or more (FIG. 8), and the thermal head temperature falls within a certain range due to the effect of the forced heat control device (the thermal head is 30 degrees or less at a normal temperature of 27 degrees). Thermal control is effective and continuous printing is possible.
(Continuous printing was possible with one roll of ribbon (300m to 600m))
During implementation, water droplets were generated on the thermal head. As a countermeasure, a 2 mm thick heat-resistant tape was applied around the thermal head, particularly the heat sink. Water drops have been greatly reduced.
This correspondence also has an effect of suppressing the temperature rise of the cooled thermal head.
Reduction of cooling time for forced cooling, reduction of electric energy for cooling (decrease in applied power of Peltier element) Further, as in claim 6, a surface heater was attached to the surface of the heat-resistant tape.
The temperature was set at ambient temperature. No water droplets were generated from the heat sink.
A preheating mechanism according to claim 12 is provided immediately before the thermal head.
As the preheater, a ceramic heating element provided in a straight line was used.
(Use erasing head for rewritable printer)
The temperature was set to 80 degrees and the ribbon and the image receiving paper were preheated.
The fact that the surface temperature of the ribbon and the image receiving paper is actually reflected depends on the characteristics of the ribbon and the paper. In actual use, it is necessary to set the preheat temperature in consideration of the characteristics of the surface of the ribbon and the paper.
In this example, the same print density was obtained even when the applied energy to the thermal head was reduced.
This is also due to the effect of external temperature, especially the temperature of the image receiving paper, and the print sensitivity changes greatly (printing is poor at low temperatures).
Example 2

図4で示す如くサーマルヘッドに直接強制冷却装置(ペルチェ素子)を載せた。
サーマルヘッドの温度変化に応じて直接サーマルヘッドを強制冷却する機構は非常に効率的なシステムである。問題は、ペルチェ素子で発生した熱をプリンターの外ににがすかである。実施例2では、ペルチェ素子の発熱側に銅製の水流器を設けそれにシリコンゴム製のホースをつなぎ、外にある、冷却機構に接続した。
As shown in FIG. 4, a forced cooling device (Peltier element) was directly mounted on the thermal head.
A mechanism for forcibly cooling the thermal head directly according to the temperature change of the thermal head is a very efficient system. The problem is whether to remove the heat generated by the Peltier element out of the printer. In Example 2, a copper water flow device was provided on the heat generating side of the Peltier element, and a silicon rubber hose was connected to the water flow device, which was connected to a cooling mechanism outside.

プリンターの高速化
写真用プリンター、EDP用カラープリンター等の応用。
銀塩写真のカラープリンター化は必須であり、業務用を精査した場合、サーマルプリンター方式が最適である。(メンテナンスフリー、安全性から)
この分野の市場性規模、市場性は天文学的なものである。
現状の課題は印字スピードで、1ヘッド方式で、1“/Sまでいたってない。
本件技術活用で、で2倍以上の高速化が可能となる。
(2)印字率95%以上の印字を連続で印字可能となる。
通常の印字は50%以下の印字率(1枚の受像紙への印字が面積のどれくらい印字するか)である。それ以上の印字率を連続で行うと、サーマルヘッドが蓄熱し、印字品質が劣化していく。本技術で、それが解決される。
(3)印字ののりの悪い材質(和紙、布等)へのサーマルプリンターで印字する場合、転写しにくい金箔、銀箔、フォログラム等の印刷が可能になる。
又、今後使用量が大いに期待されているRFIDインレイ用アンテナの印刷が可能になる。
この場合、サーマルヘッド印加エネルギーを高くする必要ある。しかし、サーマルヘッドの寿命が著しく短くなる。本技術はその対策となる。
(4)超高速印字が可能
10”/Sが市場では、最大スピードであるが、本技術で、2倍、3倍の高速化が可能となる。
高速印字は、商品パッケージへの日付で要求されている。
食品関連等市場は大きなものである
Speeding up printers Applications such as photographic printers and color printers for EDP.
The use of silver halide photography as a color printer is indispensable, and the thermal printer method is most appropriate when business use is closely examined. (Maintenance-free and safety)
The marketability and marketability in this field are astronomical.
The current problem is the printing speed, and the 1 head system does not reach 1 "/ S.
By using this technology, the speed can be increased more than twice.
(2) Printing with a printing rate of 95% or more can be continuously performed.
Normal printing has a printing rate of 50% or less (how much area is printed on one image receiving paper). If the printing rate higher than that is continuously performed, the thermal head accumulates heat and the printing quality deteriorates. This technology solves that.
(3) When printing with a thermal printer on a material with poor paste (Japanese paper, cloth, etc.), it is possible to print gold foil, silver foil, hologram, etc. that are difficult to transfer.
In addition, it is possible to print an RFID inlay antenna that is expected to be used in the future.
In this case, it is necessary to increase the energy applied to the thermal head. However, the life of the thermal head is remarkably shortened. This technology is a countermeasure.
(4) Capable of super-high-speed printing Although 10 ″ / S is the maximum speed in the market, this technology can increase the speed by 2 to 3 times.
High speed printing is required by date on the product package.
The food-related market is big

図1 サーマルヘッド構造図
図2 強制水冷冷却装置
図3 ペルチェ素子とは
図4 サーマルヘッドを直接強制冷却
図5 熱履歴の効果
図6 蓄熱対策効果
図7 制御フロー
図8 サーマルプリンター概略図
Fig. 1 Structure of thermal head Fig. 2 Forced water cooling system Fig. 3 What is a Peltier element? Fig. 4 Direct forced cooling of the thermal head Fig. 5 Effect of heat history 6 Effect of heat storage measures 7 Control flow diagram 8 Schematic diagram of thermal printer

Claims (12)

サーマルヘッドとプラテンローラーとの間に印字媒体を挟んで移動するとともに、この印字媒体に印字を行うサーマルプリンターであって、印字に伴うサーマルヘッドの蓄熱を抑えるためにサーマルヘッドに強制冷却装置を具備したサーマルプリンターA thermal printer that moves with a print medium sandwiched between a thermal head and a platen roller, and that prints on the print medium, and includes a forced cooling device in the thermal head to suppress heat storage of the thermal head associated with printing. Thermal printer 上記請求項1の強制冷却装置として、プリンター外に冷却装置、ポンプ、温度制御装置をもち、それで冷却した水、油、気化/液化物質を循環させる装置、サーマルヘッド温度センサーをサーマルヘッドに取り付けたもの。The forced cooling device according to claim 1 has a cooling device, a pump, and a temperature control device outside the printer, and a device for circulating water, oil, vaporized / liquefied substances cooled by the cooling device, and a thermal head temperature sensor attached to the thermal head. thing. 上記請求項2の冷却用の水、油、気化/液化物質を冷却するために、ペルチェ素子を使用した強制冷却装置。A forced cooling device using a Peltier element for cooling the cooling water, oil, and vaporized / liquefied substance according to claim 2. 上記請求項1のサーマルプリンターで、サーマルヘッド印字時に発熱する最大発熱量より、サーマルヘッドに具備した強制冷却装置の吸入熱量が大きな冷却装置と、サーマルヘッドの温度を検地する装置を持ち、サーマルヘッドの温度を適時に適温に制御可能なサーマルプリンターThe thermal printer according to claim 1, further comprising a cooling device in which the amount of suction heat of the forced cooling device provided in the thermal head is larger than the maximum amount of heat generated during printing of the thermal head, and a device for detecting the temperature of the thermal head. Printer that can control the temperature of the machine at the right time 上記請求項1のサーマルプリンターで、サーマルヘッド温度を周囲温度から影響されないため、サーマルヘッドを遮熱材でカバーしたサーマルプリンター2. The thermal printer according to claim 1, wherein the thermal head temperature is not affected by the ambient temperature, and the thermal head is covered with a heat insulating material. 上記請求項5の遮熱品に関して、霜、水滴発生防止のため、遮熱品の外観面を常温程度にするために遮熱材表面にヒータを具備したものRegarding the heat shield product of claim 5 above, a heater is provided on the surface of the heat shield material in order to make the appearance surface of the heat shield product about room temperature in order to prevent generation of frost and water droplets. 上記請求項1のサーマルプリンターで、サーマルヘッドの各発熱体部分の温度変化を抑えるため、各発熱体の熱履歴制御と、サーマルヘッドの温度変化をこれからの印加エネルギーに反映させる装置を具備したサーマルプリンターIn the thermal printer according to claim 1, in order to suppress the temperature change of each heating element portion of the thermal head, the thermal history control of each heating element and a thermal device including a device for reflecting the temperature change of the thermal head in the applied energy in the future. printer 上記請求項1のサーマルプリンターの強制冷却装置として、サーマルヘッドにベルチェ素子使用装置を使用したもの。The forced cooling device for the thermal printer according to claim 1, wherein a thermal head uses a device that uses a Beltier element. 上記請求項8の装置に関して、サーマルプリンターのサーマルヘッド周りの狭い中に冷却装置を収めるため、ペルチェ素子の発熱側の発熱を吸収し、プリンター機外に熱搬送する機能を具備したサーマルプリンター。The thermal printer according to claim 8, wherein the cooling device is housed in a narrow space around the thermal head of the thermal printer, so that the heat generated on the heat generating side of the Peltier element is absorbed and transferred to the outside of the printer. 上記請求項1のサーマルヘッド強制冷却系で、サーマルヘッドの発熱体の印字状況で各発熱体の温度は微妙に変化する。それを速やかに、サーマルヘッドの温度に落とすために、サーマルヘッドの発熱体からヒートシンクまでの温度抵抗値を低く抑える必要がある。そのために、発熱体を具備したセラミック板とヒートシンクの接合を熱抵抗値の低い、銀ペースト等を使用したもの。In the thermal head forced cooling system according to the first aspect, the temperature of each heating element slightly changes depending on the printing state of the heating element of the thermal head. In order to quickly drop the temperature to the temperature of the thermal head, it is necessary to keep the temperature resistance value from the heating element of the thermal head to the heat sink low. For this purpose, a ceramic plate having a heating element and a heat sink are joined using a silver paste or the like having a low thermal resistance value. 上記請求項1で、サーマルヘッドの蓄熱を強制冷却系で、可能な限り瞬時に取り去るためにサーマルヘッドのヒートシンクを熱抵抗が最も低い銅材で構成し、また強度補強材(鉄等)を具備したサーマルプリンターIn claim 1, in order to remove heat storage of the thermal head by forced cooling system as quickly as possible, the heat sink of the thermal head is made of a copper material having the lowest thermal resistance, and has a strength reinforcing material (iron, etc.). Thermal printer 上記請求項目1の蓄熱対策をより効率的に行うため、印字媒体(受像紙)と転写印字の場合にはリボンを印字直前にプレヒート(受像紙の印字表面の温度を高温にする)し、発熱エネルギーを低く抑えることが可能としたサーマルプリンターIn order to more efficiently take measures against heat storage in claim 1 above, in the case of printing media (image receiving paper) and transfer printing, the ribbon is preheated immediately before printing (the temperature of the printing surface of the image receiving paper is increased) to generate heat. Thermal printer that can keep energy low
JP2006188606A 2006-06-12 2006-06-12 Thermal printer with forced cooling apparatus Pending JP2007331357A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006188606A JP2007331357A (en) 2006-06-12 2006-06-12 Thermal printer with forced cooling apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006188606A JP2007331357A (en) 2006-06-12 2006-06-12 Thermal printer with forced cooling apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007331357A true JP2007331357A (en) 2007-12-27

Family

ID=38931276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006188606A Pending JP2007331357A (en) 2006-06-12 2006-06-12 Thermal printer with forced cooling apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007331357A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8305411B1 (en) 2011-06-14 2012-11-06 Rohm Semiconductor USA, LLC Thermal printhead with temperature regulation
US8395646B2 (en) 2011-06-14 2013-03-12 Rohm Semiconductors USA, LLC Thermal printer with energy save features
US8411121B2 (en) 2011-06-14 2013-04-02 Rohm Semiconductor USA, LLC Thermal printhead with optimally shaped resistor layer
JP2015009516A (en) * 2013-07-01 2015-01-19 株式会社幸立工業 Electronic notice device and control method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8305411B1 (en) 2011-06-14 2012-11-06 Rohm Semiconductor USA, LLC Thermal printhead with temperature regulation
US8395646B2 (en) 2011-06-14 2013-03-12 Rohm Semiconductors USA, LLC Thermal printer with energy save features
US8411121B2 (en) 2011-06-14 2013-04-02 Rohm Semiconductor USA, LLC Thermal printhead with optimally shaped resistor layer
JP2015009516A (en) * 2013-07-01 2015-01-19 株式会社幸立工業 Electronic notice device and control method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7030898B2 (en) Thermal printer and control method of controlling cooling fan
JP5412739B2 (en) Optical amplifier
GB2553181B (en) Thermal printhead temperature control
EP3202582B1 (en) Image recording apparatus and image recording method
EP2857210B1 (en) Print apparatus
JP2007331357A (en) Thermal printer with forced cooling apparatus
US8164607B2 (en) Printing apparatus and method
JP2005324447A (en) Inkjet recorder
EP3820710B1 (en) Laser recording method and laser recording device
JP4062294B2 (en) Printing apparatus and printing method
US20070008381A1 (en) Thermal print head with temperature control function
JP5080427B2 (en) Printer
US7724274B2 (en) Thermal printer
JP4628119B2 (en) Thermal head unit
JP3673698B2 (en) Inkjet printer
CN213460456U (en) Constant temperature control system for laser box of laser exposure machine
JP4100384B2 (en) Printing apparatus and printing method
CN110402198B (en) Laser processing apparatus
JP2009248550A (en) Inkjet printer and inkjet print head unit
JP2006321160A (en) Printer
JP2007030494A (en) Water-cooling system for thermal head
JPS63178063A (en) Thermal recording apparatus
JPH0725053A (en) Thermal transfer recording device
JP2007076217A (en) Printer, and method of setting rest time of thermal head
JP2002248799A (en) Thermal transfer printer