JP2008036894A - プリンタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷位置のずれの発生を抑制でき、かつ、印刷開始時に位置ずれ補正をすることなく速やかに印刷を開始できるプリンタ装置を提供する。
【解決手段】対向する支持部材との間に印刷媒体を挟んで回転により一定の搬送方向に搬送するプラテン、プラテンに回転駆動力を供給するモータ、モータの供給する回転駆動力をプラテンに伝達する伝達機構等を備え、印刷媒体の搬送を停止するためにモータの回転を停止して、モータへの励磁電流を遮断する前に、正逆回転からなる補正用回転をモータに与える補正回転処理（ステップＳＴ３〜ＳＴ６）を実行するものとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、サーマルプリンタ等のプリンタ装置に関する。

サーマルプリンタは、比較的小型であることから、携帯端末装置やＰＯＳ（Point Of Sales）装置に適用され、印刷用紙としてロール紙を使用するものが知られている。
このようなサーマルプリンタは、搬送用のプラテンと用紙支持板との間に感熱紙からなるロール状にされた帯状の印刷用紙を挟み、プラテンを一定方向に回転させることにより、印刷用紙を印刷部に搬送する。プラテンは、その印刷用紙の搬送部分にゴム製ローラを備え、回転しながらゴムによる摩擦力により印刷用紙を搬送する。
また、プラテンを回転させる駆動力をプラテンに伝達する伝達機構では、特許文献１，２等に開示されているように、樹脂製の歯車列が使用される。このため、歯車列に存在するいわゆるバックラッシュや歯車に発生する弾性変形が印刷用紙の位置ずれの発生原因となる。
特許文献１は、印刷終了後にパルスモータを印刷中の回転方向とは逆の回転方向に予め定められた回転角度だけ回転させてプラテン駆動用の歯車列に生じた弾性変形（歪み）を除去してやり、その後、印刷開始直前にパルスモータを正転させて印刷開始位置を元の位置に戻して印刷開始位置がずれるのを防ぐ技術を開示している。
特許文献２は、歯車列に存在するいわゆるバックラッシュによる印刷位置のずれの発生を抑制するため、紙送り時（印刷開始時）に、プラテンを正逆両方向に回転させ、かつ、その回転量を所定量に設定する技術を開示している。
特開２０００−６４７９号公報 特開昭６１−２２５０７９号公報

ところで、プラテンは、その搬送を行うローラ部分がゴムで形成されているため、プラテンによる印刷用紙の搬送をパルスモータの励磁状態において停止した際には、プラテンのローラ部分は、印刷用紙を支持する支持部材等から受ける力（摩擦力や反力）により、弾性変形した状態となっている可能性がある。このため、図８に示すように、プラテンを駆動するパルスモータの励磁を遮断すると、ローラ部分の復元力によりプラテンが逆回転することがあり、連続的に形成された印刷用紙を再び搬送したときに、印刷位置のずれ等の印刷に関する不具合が発生する可能性がある。すなわち、印刷位置のずれを発生させるのは、歯車列に存在するバックラッシュや弾性変形だけでなく、プラテンの弾性変形もその要因として含まれる。ローラ部分の復元力によりプラテンが逆回転すると、歯車列の噛合状態が解放されてバックラッシュが発生する。
また、このような各種の要因による印刷位置のずれを印刷開始時に補正しようとした場合、印刷を終了した時点から印刷を再開するまでの間に加わる外乱等の理由により、印刷開始時に正確な位置ずれ補正ができない可能性がある。又、印刷開始時に位置ずれ補正を実行すると、印刷開始がそれだけ遅くなる。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、印刷位置のずれの発生を抑制でき、かつ、印刷開始時に位置ずれ補正をすることなく速やかに印刷を開始できるプリンタ装置を提供することにある。

本発明に係るプリンタ装置は、対向する支持部材との間に印刷媒体を挟んで回転により一定方向に搬送するプラテンと、プラテンに回転駆動力を供給するモータと、モータの供給する回転駆動力をプラテンに伝達する伝達機構と、印刷媒体の搬送を停止するためにモータの回転を停止して、モータへの励磁電流を遮断する前に、正逆回転からなる補正用回転をモータに与える補正手段と、を有することを特徴としている。
この構成によれば、モータへの励磁電流を遮断する前に、正逆回転からなる補正用回転をモータに与えることにより、励磁電流の遮断後に発生し、あるいは存在し得る印刷位置のずれの原因となる機械的な伝達誤差が除去できる。これにより、印刷再開時には、速やかに印刷を開始できる。

上記構成において、補正用回転は、プラテンに生じた弾性変形及び伝達機構に発生する伝達誤差を除去するための回転である、構成を採用できる。

上記構成において、補正回転制御手段は、補正用回転として、モータを第１の回転量分だけ正回転させたのち、第１の回転量と第２の回転量分を合わせた回転量だけ逆回転させ、さらに、第２の回転量分だけ正回転させる、構成を採用できる。

上記構成において、補正回転制御手段は、補正用回転として、モータを第１の回転量分だけ逆回転させたのち、第１の回転量と第２の回転量分を合わせた回転量だけ正回転させ、さらに、第２の回転量分だけ逆回転させる、構成を採用できる。

上記構成において、第１の回転量は、第２の回転量よりも大きい、構成を採用できる。

上記構成において、第１及び第２の回転量を補正する補正手段を有する、構成を採用でき、補正手段は、プラテンの弾性変形量と印刷速度との関係、プラテンの弾性変形量と周囲温度との関係、及びプラテンの弾性変形量と印刷媒体との関係の少なくともいずれかに基いて、第１及び第２の回転量を補正する、構成を採用できる。

本発明によれば、印刷位置のずれの発生が抑制されたプリンタ装置が提供される。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るプリンタ装置の概略構成図である。
このプリンタ装置は、図１に示すように、プリンタ本体１００、プリンタ制御回路２０１等から構成されている。

プリンタ本体１００は、パルスモータ（ステッピングモータ）１０２、パルスモータ１０２に接続された伝達機構１０３、伝達機構１０３に接続されたプラテン１０４、プラテン１０４に対向して配置される支持部材としての用紙支持板１０５、印刷用紙３００へ印刷する印刷機１０６、周囲温度検出器１１０、印刷用紙検出器３１０等から構成される。

プラテン１０４は、例えば、回転自在に支持された図示しない芯軸の周りに筒状のゴム製ローラが設けられて構成される。このプラテン１０４は、対向配置された用紙支持板１０５との間に印刷媒体としての印刷用紙３００を挟み、印刷用紙３００に作用する摩擦力により印刷用紙を搬送する。プラテン１０４は、用紙支持板１０５と当接するので、ゴム製ローラ部分に弾性変形を生じる。

パルスモータ１０２は、その回転制御（回転角度、回転速度）を一定角度（基本ステップ角）のパルス数とその周波数で制御されるモータであり、プリンタ制御回路２０１で形成されるパルス制御信号に基づいて回転制御される。

伝達機構１０３は、図示しない複数の歯車を組み合わせた歯車列で構成され、パルスモータ１０２の回転駆動力を減速してプラテン１０４へ伝達する。伝達機構１０３を構成する複数の歯車は、例えば、樹脂を用いた射出成形法により形成されている。この複数の歯車間には、バックラッシュが存在し、このバックラッシュによりパルスモータ１０２の回転がプラテン１０４に正確に伝達される、伝達誤差を生じる場合がある。このため、後述するように、印刷用紙３００の搬送方向におけるバックラッシュを除去する補正が必要となる。

用紙支持板１０５は、プラテン１０４と協働して搬送される印刷用紙３００を挟み、回転するプラテン１０４により搬送される印刷用紙３００を支持する。すなわち、搬送される印刷用紙３００は、用紙支持板１０５上を摺動する。

印刷機１０６は、プラテン１０４から搬送される印刷用紙３００にプリンタ制御回路２０１から入力される情報を印刷する。
周囲温度検出器１１０は、プリンタ本体１００の周囲の温度を検出し、この検出信号１１０ｓをプリンタ制御回路２０１（のＭＣＵ）へ出力する。
印刷用紙検出器３１０は、プリンタ本体１００にセットされた印刷用紙の種類を検出し、その検出信号３１０ｓをプリンタ制御回路２０１（のＭＣＵ）へ出力する。

プリンタ制御回路２０１は、図１に示すように、モータ駆動回路２０２、揮発性メモリ２０３、不揮発性メモリ２０４、ＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）２０５、印刷機制御回路２０６、印刷速度検出器２１０等から構成される。

揮発性メモリ２０３は、不揮発性メモリ２０４から読み出されたプログラムや、各種制御データを記憶する。
不揮発性メモリ２０４は、ＭＣＵ２０５が読み出して実行すべきプログラム等を記憶している。
ＭＣＵ２０５は、印刷用紙検出器３１０の検出信号３１０ｓ、印刷速度検出器２１０の検出信号２１０ｓ、周囲温度検出器１１０の検出信号１１０ｓ等の各種信号が入力され、プリンタ装置を総合的に制御すると共に後述する各種処理を実行する。

モータ駆動回路２０２は、ＭＣＵ２０５から入力されたパルス制御信号に応じて、パルスモータ１０２を駆動する駆動電流を出力する。
印刷機制御回路２０６は、ＭＣＵ２０５からの制御指令に基いて、印刷機１０６を駆動する。
印刷速度検出器２１０は、パルスモータ１０２から得られる信号に基いて印刷速度を検出し、その検出信号１０２ｓをＭＣＵ２０５へ出力する。

次に、プリンタ制御回路２０１におけるＭＣＵ２０５の処理の一例について図２ないし図５を参照して説明する。
ここで、図２はＭＣＵ２０５の処理の一例を示すフローチャート、図３は各ステップにおけるプラテンの動きを示す図、図４は補正回転量Ｍ、Ｎの値を設定するための処理の一例を示すフローチャート、図５は各種パラメータと補正用回転量を規定する値Ｍ、Ｎを補正するための補正係数との関係を示すグラフである。

先ず、ＭＣＵ２０５は、図２に示すように、用紙搬送処理を実行する（ステップＳＴ１）。具体的には、図３（Ａ）に示すように、パルスモータ１０２を駆動してプラテン１０４を一定の向きに回転させ、このプラテン１０４により印刷用紙３００を印刷機１０６に向けて搬送する。これにより、印刷用紙３００は、印刷機１０６により文字等が印刷される。

ＭＣＵ２０５は、所定の印刷処理が終了して印刷用紙３００の搬送が停止されたかを判断する（ステップＳＴ２）。
そして、印刷用紙３００の搬送が停止し、かつ、パルスモータ１０２が励磁状態では、プラテン１０４は、用紙支持板１０５から反力を受けて弾性変形している可能性がある。
ＭＣＵ２０５は、この状態からパルスモータ１０２の励磁を解除する前に、図３（Ａ）に示すように、Ｎステップ分だけ正回転（搬送方向へ回転）させる（ステップＳＴ３）。Ｎステップ分の回転量は、予め定められた量であり、例えば、プラテン１０４の周方向の距離で１．０ｍｍ程度であるが、この設定方法については後述する。
プラテン１０４をＮステップ分だけ正回転（搬送方向へ回転）させると、プラテン１０４には弾性変形が確実に発生する。また、この状態では、伝達機構１０３の歯車列は確実に噛合い状態にありバックラッシュは発生していない。

次いで、ＭＣＵ２０５は、プラテン１０４に弾性変形が確実に発生した状態から、図３（Ａ）に示すように、Ｍ＋Ｎステップの回転量分だけプラテン１０４を逆回転させる。このときのＭステップ分の回転量は、プラテン１０４に生じた弾性変形を除去するための回転である。尚、Ｍステップ分の回転量は、例えば、プラテン１０４の周方向の距離で０．５ｍｍ程度であり、Ｎステップ分の回転量は小さな値に設定されるが、その設定方法については後述する。
プラテン１０４にＭ＋Ｎステップ分の逆回転量を与えると、プラテン１０４の本来の回転停止位置を通過してＭステップ分だけ逆回転し、これにより、プラテン１０４の弾性変形が除去される。

プラテン１０４がその本来の回転停止位置からＭステップ分だけ逆回転すると、伝達機構１０３の歯車列の噛合状態が解放されてバックラッシュが発生する。
ＭＣＵ２０５は、このバックラッシュを除去するために、図３（Ａ）に示すように、プラテン１０４をＭステップ分だけ正回転させる（ステップＳＴ５）。
これにより、伝達機構１０３の歯車列が噛合状態となり、バックラッシュが除去される。

次いで、ＭＣＵ２０５は、図３（Ａ）に示すように、パルスモータ１０２の励磁を切断する。この状態では、プラテン１０４は、本来の回転停止位置に位置づけられていると共に伝達機構１０３のバックラッシュは除去された状態である。

ＭＣＵ２０５は、用紙搬送処理を再開した際には、図３（Ｂ）に示すように、プラテン１０４を正回転させて用紙３００を搬送方向に搬送する。このとき、プラテン１０４は、本来の回転停止位置に位置づけられていると共に伝達機構１０３のバックラッシュは除去された状態で用紙３００の搬送が再開されるので、印刷用紙３００の搬送再開後に印刷位置がずれるのを防止できると共に補正回転処理の必要がないので搬送再開後に速やかに印刷を開始できる。

次に、補正用回転量を規定する値Ｍ、Ｎの設定方法の一例について図４及び図５を参照して説明する。
ここで、図４はＭ，Ｎの値の設定処理の一例を示すフローチャートであり、図５は各種パラメータとＭ，Ｎの値を補正する補正係数との関係を示すグラフである。

ＭＣＵ２０５は、図４（Ａ）に示すように、初期化処理を実行する（ステップＳＴ２１）。この初期化処理は、図４（Ｂ）に示すように、Ｍの初期値Ｍ０に所定値（例えば、０．５ｍｍ）を代入し（ステップＳＴ２２）、Ｎの初期値Ｎ０に所定値（例えば１．０ｍｍ）を代入する。

次いで、ＭＣＵ２０５は、印刷速度検出処理を実行する（ステップＳＴ３１）。
この初期化処理は、図４（Ｃ）に示すように、印刷速度検出器２１０の検出信号２１０ｓから印刷速度を検出し（ステップＳＴ３２）、検出した印刷速度からＭ，Ｎの値を補正する補正係数Ｋ１を算出する（ステップＳＴ３３）。
すなわち、印刷速度とプラテン１０４の弾性変形量とは相関関係が存在することが分かっているので、Ｍ，Ｎの値を印刷速度に応じて補正して最適化するのが好ましい。このため、例えば、図５（Ａ）に示すような、印刷速度に対する補正係数Ｋ１のデータを不揮発性メモリ２０４等に予め記憶しておき、検出した印刷速度に対応する補正係数Ｋ１を決定する。

次いで、ＭＣＵ２０５は、周囲温度検出処理を実行する（ステップＳＴ４１）。
この周囲温度検出処理は、周囲温度検出器１１０によりプリンタ本体１００の周囲温度を検出し（ステップＳＴ４２）、検出した周囲温度からＭ，Ｎの値を補正する補正係数Ｋ２を算出する（ステップＳＴ４３）。
すなわち、プリンタ本体１００の周囲温度とプラテン１０４の弾性変形量とは相関関係が存在することが分かっているので、Ｍ，Ｎの値をプリンタ本体１００の周囲温度に応じて補正して最適化するのが好ましい。このため、例えば、図５（Ｂ）に示すような、周囲温度に対する補正係数Ｋ２のデータを不揮発性メモリ２０４等に予め記憶しておき、検出した周囲温度に対応する補正係数Ｋ２を決定する。

次いで、ＭＣＵ２０５は、印刷用紙検出処理を実行する（ステップＳＴ５１）。
この印刷用紙検出処理は、印刷用紙検出器３１０により印刷用紙３００の種類を検出し（ステップＳＴ５２）、検出した印刷用紙３００の種類からＭ，Ｎの値を補正する補正係数Ｋ３を算出する（ステップＳＴ５３）。
すなわち、印刷用紙３００の種類とこれを用紙支持板１０５と協働して挟むプラテン１０４の弾性変形量とは相関関係が存在することが分かっているので、Ｍ，Ｎの値を印刷用紙３００の種類に応じて補正して最適化するのが好ましい。このため、例えば、図５（Ｃ）に示すような、印刷用紙３００の種類Ａ〜Ｄに応じた補正係数Ｋ３のデータを不揮発性メモリ２０４等に予め記憶しておき、検出した印刷用紙３００の種類に対応する補正係数Ｋ３を決定する。

次いで、ＭＣＵ２０５は、Ｍ，Ｎの初期値Ｍ０，Ｎ０に補正係数Ｋ１〜Ｋ３を掛け合わせて補正用回転量を規定する値Ｍ、Ｎを算出する（ステップＳＴ６１）。これにより、補正回転処理に用いられるＭ，Ｎが決定される。

図６及び図７は、本発明の他の実施形態に係る補正回転処理を説明するための図であって、図６はＭＣＵの処理手順を示すフローチャート、及び図７は図６の処理に係るプラテンの動作の一例を示す図である。

ＭＣＵ２０５は、図６に示すように、先ず、用紙搬送処理を実行し（ステップＳＴ１１）、図７（Ａ）に示すように、パルスモータ１０２を駆動してプラテン１０４を一定の向きに回転させ、このプラテン１０４により印刷用紙３００を印刷機１０６に向けて搬送する。これにより、印刷用紙３００は、印刷機１０６により文字等が印刷される。

ＭＣＵ２０５は、所定の印刷処理が終了して印刷用紙３００の搬送が停止されたかを判断する（ステップＳＴ１２）。
そして、印刷用紙３００の搬送が停止し、かつ、パルスモータ１０２が励磁状態では、上記したのと同様に、プラテン１０４は、用紙支持板１０５から反力を受けて弾性変形している可能性がある。

ＭＣＵ２０５は、この状態からパルスモータ１０２の励磁を解除する前に、図７（Ａ）に示すように、Ｎステップ分だけ逆回転（搬送方向とは逆方向）させる処理を実行する（ステップＳＴ１３）。Ｎステップ分の回転量は、予め定められた量であり、上記実施形態と同様の値に設定される。

プラテン１０４をＮステップ分だけ逆回転（搬送方向とは逆向きへ回転）させると、プラテン１０４に生じている弾性変形は除去あるいは弾性変形量が減少する。

次いで、ＭＣＵ２０５は、図７（Ａ）に示すように、Ｍ＋Ｎステップの回転量分だけプラテン１０４を正回転（搬送方向に回転）させる（ステップＳＴ１４）。このときのＭステップ分の回転量は、搬送停止した際にプラテン１０４に生じた弾性変形量に相当する回転量である。尚、Ｍステップ分の回転量は、上記と同様な方法で設定される。
プラテン１０４にＭ＋Ｎステップ分の正回転量を与えると、プラテン１０４の本来の回転停止位置を通過してＭステップ分だけ正回転し、これにより、プラテン１０４には確実に弾性変形が発生する。また、プラテン１０４がその本来の回転停止位置からＭステップ分だけ正回転すると、伝達機構１０３の歯車列は弾性変形による復元力を受けて噛合状態にあり、バックラッシュが除去されている。

次いで、ＭＣＵ２０５は、図７（Ａ）に示すように、プラテン１０４をＭステップ分（弾性変形量に相当する回転量）だけ逆回転させる（ステップＳＴ１５）。これにより、パルスモータ１０２の励磁を切断した後も、伝達機構１０３の歯車列が噛合状態は維持されたまま、プラテン１０４は、本来の回転停止位置に位置決めされる。

そして、ＭＣＵ２０５は、用紙搬送処理を再開した際には、図７（Ｂ）に示すように、プラテン１０４を正回転させて用紙３００を搬送方向に搬送する。このとき、プラテン１０４は、本来の回転停止位置に位置づけられていると共に伝達機構１０３のバックラッシュは除去された状態で用紙３００の搬送が再開されるので、印刷用紙３００の搬送再開後に印刷位置がずれるのを防止できると共に補正回転処理の必要がないので搬送再開後に速やかに印刷を開始できる。

上記実施形態では、支持部材として用紙支持板１０５の場合について説明したが、支持部材として、例えば、サーマルヘッドを用いた場合にも本発明を適用できる。

本発明の一実施形態に係るプリンタ装置の概略構成図である。 プリンタ装置における補正回転処理の一例を示すフローチャートである。 補正回転処理に係るプラテンの動作の一例を示す図である。 補正回転量Ｍ、Ｎを設定するための処理を示すフローチャートであって、（Ａ）はメインルーチン、（Ｂ）は初期化処理、（Ｃ）は印刷速度検出処理、（Ｄ）は周囲温度検出処理及び（Ｅ）は印刷用紙検出処理を示すフローチャートである。 各種パラメータと補正回転量Ｍ、Ｎの補正係数との関係を示すグラフである。 プリンタ装置における補正回転処理の他の例を示すフローチャートである。 図６の補正回転処理に係るプラテンの動作を示す図である。 プラテンによる用紙搬送を停止してパルスモータの励磁を遮断した際のプラテンの動きを説明するための図である。

符号の説明

１００…プリンタ本体
１０２…パルスモータ
１０３…伝達機構
１０４…プラテン
１０５…用紙支持板
１０６…印刷機
１１０…周囲温度検出器
２０１…プリンタ制御回路
２０２…モータ駆動回路
２０３…揮発性メモリ
２０４…不揮発性メモリ
２０５…ＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）
３００…印刷用紙
３１０…印刷用紙検出器

Claims (7)

1. 対向配置された支持部材との間に印刷媒体を挟んで回転により一定方向に搬送するプラテンと、
   前記プラテンに回転駆動力を供給するモータと、
   前記モータの供給する回転駆動力を前記プラテンに伝達する伝達機構と、
   前記印刷媒体の搬送を停止するために前記モータの回転を停止して前記モータへの励磁電流を遮断する前に、正逆回転からなる補正用回転を前記モータに与える補正回転制御手段と、
   を有することを特徴とするプリンタ装置。
2. 前記補正用回転は、少なくとも前記プラテンに生じた弾性変形及び前記伝達機構に発生する伝達誤差を除去するための回転である、ことを特徴とする請求項１に記載のプリンタ装置。
3. 前記補正回転制御手段は、前記補正用回転として、前記モータを第１の回転量分だけ正回転させたのち、前記第１の回転量と第２の回転量分を合わせた回転量だけ逆回転させ、さらに、前記第２の回転量分だけ正回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリンタ装置。
4. 前記補正回転制御手段は、前記補正用回転として、前記モータを第１の回転量分だけ逆回転させたのち、前記第１の回転量と第２の回転量分を合わせた回転量だけ正回転させ、さらに、前記第２の回転量分だけ逆回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリンタ装置。
5. 前記第１の回転量は、前記第２の回転量よりも大きい、ことを特徴とする請求項３又は４に記載のプリンタ装置。
6. 前記第１及び第２の回転量を補正する補正手段を有する、ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載のプリンタ装置。
7. 前記補正手段は、前記プラテンの弾性変形量と印刷速度との関係、前記プラテンの弾性変形量と周囲温度との関係、及び前記プラテンの弾性変形量と印刷媒体との関係の少なくともいずれかに基いて、前記第１及び第２の回転量を補正する、ことを特徴とする請求項６に記載のプリンタ装置。
   

Images