JP2008055634A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇華型の画像形成装置において、簡素な構成でありながらも、個々のサーマルヘッドの微小発熱体の抵抗値のばらつきを測定し、それに応じてサーマルヘッドの駆動電圧を自動調整できるようにして、作業者による手動調整を省略し、製造コストの低減を図ると共に、作業不良に伴う品質低下の虞をなくす。
【解決手段】各微小発熱体３１ａと直列接続される検出抵抗４４の両端をＡ／Ｄコンバータ４１の入力端子と接続し、Ａ／Ｄコンバータ４１によって検出抵抗４４の両端電圧を検出する。ＣＰＵ４０は、検出した電圧から各微小発熱体３１ａの抵抗値を知得し、その平均値を算出し、フラッシュメモリ４２に記憶された電圧制御信号の中から対応する電圧制御信号を参照してＤＣ／ＤＣコンバータ４３に出力するＰＷＭ信号を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置、特に熱昇華型の画像形成装置に関するものである。

近年、ディジタルスチルカメラの普及に伴い、家庭で手軽にカラープリントができるように、様々なプリンタが提案されている。ところで、インクジェットプリンタは、長期間使用されていない状態にあると、インクが乾燥して印字ヘッドのノズルが目詰まりを起こす可能性がある。そして、インクの目詰まりが生じると、プリントの失敗により記録紙が無駄になるだけでなく、インクの目詰まりを解消するために、すなわち印字ヘッドを清掃するために、大量のインクを消費してしまう。そのため、使用頻度の低いユーザにとって、インクジェットプリンタは、ランニングコストがかかり、経済的でないという問題を有している。それに対して、熱転写プリンタ、特にインクリボンを用いた熱昇華型の画像形成装置は、長期間使用されていない状態にあったとしても、常に一定の画質のプリントが得られるため、使用頻度の低いユーザにとっては経済的である。

熱昇華型の画像形成装置に用いられるサーマルヘッドには、複数個の微小発熱体が組み込まれている。微小発熱体は、その電気抵抗によって印加された電圧に応じて発熱し、画像を形成するため、適正な画像を得るためには、微小発熱体の抵抗値のばらつきを小さくすると共に、その抵抗値に応じた電圧を印加することが必要とされる。一般に、一つのサーマルヘッド内における複数個の微小発熱体の抵抗値のばらつきは小さいが、個々のサーマルヘッド毎の微小発熱体の抵抗値のばらつきが大きいことが、経験的に認められている。そこで、従来の画像形成装置の製造工程においては、サーマルヘッドの供給メーカーによって計測され提示された抵抗値を作業者が目視で確認し、その抵抗値に応じて別途設けられている半固定抵抗を手動で調整することにより、サーマルヘッドに印加される電源電圧を最適化していた。

なお、特許文献１乃至特許文献３には、サーマルヘッドを構成する発熱体の抵抗値を検出すると共に、その平均値に応じてサーマルヘッドに印加する電源電圧、通電エネルギー量、又は電流を調整する画像形成装置が示されている。また、特許文献４には、発熱体の抵抗値を検出し、その抵抗値に応じた電源電圧に制御する画像形成装置が示されている。また、特許文献５には、不揮発メモリに予め記憶された、サーマルヘッドの電源電圧に関する設定情報を読み出して、電源電圧に設定する画像形成装置が示されている。
特開昭６０−５４８７０号公報 特開平５−２２９１６４号公報 特開２００２−３４７２６７号公報 特開昭５９−１２９５３８号公報 特開平４−３０７２６５号公報

しかしながら、上述した従来の画像形成装置の製造工程においては、作業者が手動で半固定抵抗を調整する必要があったため、工程が煩雑となり画像形成装置のコストダウンを図ることが困難であった。また、作業者の手が介入することから、作業不良が発生する可能性もあった。また、上記特許文献１乃至特許文献５に示された画像形成装置は、構成が複雑となるためコストダウンを図ることが困難となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成でありながらも、サーマルヘッドの駆動電圧を自動調整できるようにして、製造コストの低減を図ると共に、作業不良に伴う品質低下の虞をなくした画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、
筐体と、
前記筐体に設けられ、記録紙が載置される給紙トレイと、
前記給紙トレイから記録紙を１枚ずつピックアップし、前記筐体の内部に引き込むと共に、前記筐体内部で記録紙を所定の搬送方向に往復搬送させる記録紙搬送機構と、
前記搬送方向に直交する方向に微小発熱体が配列されたサーマルヘッドを含み、前記記録紙搬送機構により搬送される記録紙上に画像を形成する画像形成手段と、
前記搬送方向において、前記筐体の前記給紙トレイとは反対側に設けられ、前記画像形成手段により画像が形成され、かつ前記記録紙搬送機構により前記筐体から排出された記録紙が載置される排紙トレイと、前記記録紙搬送機構及び画像形成手段を制御する制御手段とを備え、
前記サーマルヘッドは、前記制御手段から出力された制御信号に基づいて、前記各微小発熱体に駆動電圧を印加する駆動回路を有する画像形成装置において、
前記サーマルヘッドに配列された各微小発熱体の抵抗値を検出する抵抗検出手段と、この抵抗検出手段によって検出された抵抗値に対応する電圧制御信号を記憶する記憶手段と、前記制御手段から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に応じて出力調整された電圧を前記駆動回路に印加する電源電圧調整手段と、この電源電圧調整手段と前記駆動回路との間に配設された検出抵抗とをさらに備え、
画像形成装置の製造工程において上記各手段が接続されたときに、又はユーザからの要求に応じて、
前記制御手段が、前記電源電圧調整手段に所定の電圧を出力させながら、前記駆動回路を介して前記各微小発熱体を順次駆動し、前記抵抗検出手段は、その際に前記検出抵抗の両端電圧を検出することにより、該各微小発熱体の抵抗値を検出し、
前記制御手段は、前記抵抗検出手段が検出した前記各微小発熱体の抵抗値の平均値を算出し、前記記憶手段に記憶された電圧制御信号の中から算出された抵抗値の平均値に対応する電圧制御信号を参照して前記電源電圧調整手段に出力するＰＷＭ信号を生成することにより、サーマルヘッドの駆動電圧を自動的に調整できるようにしたものである。

請求項２の発明は、
微小発熱体が配列されたサーマルヘッドを含み、記録紙上に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段を制御する制御手段とを備え、
前記サーマルヘッドは、前記制御手段から出力された制御信号に基づいて、前記各微小発熱体に駆動電圧を印加する駆動回路を有する画像形成装置において、
前記サーマルヘッドに配列された各微小発熱体の抵抗値を検出する抵抗検出手段と、この抵抗検出手段によって検出された抵抗値に対応する電圧制御信号を記憶する記憶手段と、前記制御手段から出力される信号に応じて出力調整された電圧を前記駆動回路に印加する電源電圧調整手段とをさらに備え、
前記制御手段が、前記電源電圧調整手段に所定の電圧を出力させながら、前記駆動回路を介して前記各微小発熱体を順次駆動し、前記抵抗検出手段は、その際に該各微小発熱体の抵抗値を検出し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された電圧制御信号の中から前記抵抗検出手段が検出した前記各微小発熱体の抵抗値に対応する電圧制御信号を参照して前記電源電圧調整手段に出力する信号を生成することにより、サーマルヘッドの駆動電圧を自動的に調整できるようにしたものである。

請求項３の発明は、
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記電源電圧調整手段と前記駆動回路との間に配設された検出抵抗とをさらに備え、
前記抵抗検出手段は、前記検出抵抗の両端電圧を検出することにより、該各微小発熱体の抵抗値を検出するものである。

請求項１の発明によれば、各微小発熱体に順次所定の駆動電圧を印加して、抵抗検出手段が各微小発熱体の抵抗値を検出してその平均値を算出し、制御手段が抵抗値の平均値に応じて電源電圧調整手段に出力するＰＷＭ信号を生成するので、簡素な構成でありながらも、サーマルヘッドの駆動電圧を自動調整できる。これにより、製造工程を簡素化することができ、画像形成装置の製造コストの低減を図ると共に、作業不良に伴う品質低下の虞をなくすことが可能となる。また、制御手段は、抵抗検出手段が検出した各微小発熱体の抵抗値の平均値を算出し、該平均値に対応するＰＷＭ信号を生成するので、比較的ばらつきが大きいとされる個々のサーマルヘッド毎に駆動電圧を最適化することができる。また、電源電圧調整手段と駆動回路との間に配設された検出抵抗の両端電圧を検出することにより各微小発熱体の抵抗値を検出できるので、画像形成装置の構成を一層簡素化することができ、更なる製造コストの低減を実現することができる。また、専門知識に乏しいユーザも必要に応じてサーマルヘッドの駆動電圧を自動的に調整させることができるので、画質に関して疑問が生じたときに気軽にサーマルヘッドの駆動電圧を調整し、納得感が得られる。

請求項２の発明によれば、各微小発熱体に順次所定の駆動電圧を印加して、抵抗検出手段が各微小発熱体の抵抗値を検出し、制御手段が電源電圧調整手段に出力するＰＷＭ信号を生成するので、簡素な構成でありながらも、サーマルヘッドの駆動電圧を自動調整できる。これにより、製造工程を簡素化することができ、画像形成装置の製造コストの低減を図ると共に、作業不良に伴う品質低下の虞をなくすことが可能となる。

請求項３の発明によれば、電源電圧調整手段と駆動回路との間に配設された検出抵抗の両端電圧を検出することにより各微小発熱体の抵抗値を検出できるので、画像形成装置の構成を一層簡素化することができ、更なる製造コストの低減を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、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画像形成装置の一例として、昇華型サーマルプリンタ１の機械的構成を示す。

図１に示すように、昇華型サーマルプリンタ１は、筐体１０と、例えば筐体１０の背面側に設けられ、記録紙２が載置される給紙トレイ１１と、給紙トレイ１１から記録紙２を１枚ずつピックアップし、筐体１０の内部に引き込むピックアップローラ２１及び筐体１０の内部で記録紙２を所定の搬送方向Ｘに往復搬送させる搬送ローラ２２，２３を備えた記録紙搬送機構２０と、記録紙搬送機構２０に対向する所定の位置に設けられ、搬送方向Ｘに直交する方向（紙面に垂直な方向：以下Ｙ方向とする）に微小発熱体が配列されたサーマルヘッド３１、未使用のインクリボンロール３２が装着される第１リール３３、インクリボン３５の使用済み部分が巻き取られる第２リール３４などを含み、記録紙搬送機構２０により搬送される記録紙２上に画像を形成する画像形成部（画像形成手段）３０と、搬送方向Ｘにおいて、筐体１０の給紙トレイ１１とは反対側（例えば正面側）に設けられ、画像形成部３０により画像が形成され、かつ記録紙搬送機構２０により筐体１０から排出された記録紙２が載置される排紙トレイ１２などで構成されている。

記録紙搬送機構２０のピックアップローラ２１及び搬送ローラ２２，２３は、それぞれ搬送方向Ｘに直交するＹ方向を回転軸６０として回転し、記録紙２に当接して記録紙２を搬送方向に搬送する。ピックアップローラ２１は、一方向にのみ回転し、給紙トレイ１１から記録紙２をピックアップし、筐体１０の内部に引き込んだ後は、回転が停止される。一方、搬送ローラ２２，２３は、画像形成部３０により記録紙２上に画像を形成している間、筐体１０の内部で、記録紙２を搬送方向に複数回往復搬送させる。記録紙搬送機構２０は、さらに、搬送ローラ２２，２３の回転軸６０にとりつけられた被駆動歯車５１，５２と、駆動力を発生させるモータ５３と、モータ５３の駆動力を被駆動歯車５１，５２に伝達するための駆動歯車５４と、駆動力を伝達するための歯車列５０などを有している。なお、サーマルヘッド３１及びモータ５３は、昇華型サーマルプリンタ１のＣＰＵ（図２参照）４０によって制御される。

なお、搬送方向Ｘにおける２つの搬送ローラ２２と２３の軸間距離が、この昇華型サーマルプリンタ１でプリント可能な記録紙２の搬送方向Ｘの最小サイズを決定する。一方、搬送方向Ｘに直交するＹ方向におけるサーマルヘッド３１の微小発熱体の配列長さが、この昇華型サーマルプリンタ１でプリント可能な記録紙２の搬送方向Ｘに直交するＹ方向の最大サイズを決定する。一般的に、記録紙のサイズは、ＪＩＳなどの規格で定められているので、その規格の中から、プリント可能な記録紙２の最大サイズ及び最小サイズが決定される。一方、ディジタルスチルカメラで撮影された画像を出力するための専用のプリンタとしては、例えば写真サイズのＬ版にのみ対応したものも製品化されている。

インクリボン３５は、上記サーマルヘッド３１の微小発熱体の配列長さに対応した幅のリボン上に、例えば三原色（Ｙ、Ｍ、Ｃ）の３種類のインク及びオーバーコート用のコーティング剤が、順番に昇華型サーマルプリンタ１でプリント可能な記録紙２の最大サイズに対応した矩形状に塗布されている（公知につき、図示せず）。実際には、マージンを見込んで、インクリボン３５上の各矩形領域のサイズの方が記録紙２のサイズよりも若干大きくなるように設定されている。なお、インクリボン３５上のインクの色数は上記３色に限定されず、Ｂ（ブラック）を加えた４色、あるいはさらに中間色を加えた５色以上であってもよい。

画像形成部３０により記録紙２上に画像を形成する場合、記録紙２の先端を搬送方向Ｘにおける所定の基準位置Ｐまで搬送し、記録紙２の先端とインクリボン３５上に塗布された矩形状の各領域の位置を合わせる。そして、両者を同じ速度で同じ方向に搬送させながら、画像データを用いてサーマルヘッド３１の各発熱体の発熱／非発熱を制御し、インクリボン３５上のインクを記録紙２上に転写する。例えば、Ｙ色の画像を記録紙２上に形成すると、インクリボン３５はそのままの位置で停止したまま、記録紙搬送機構２０を逆方向に駆動して、記録紙２の先端を上記基準位置に合わせる。そして、同様の手順で次のＭ色の画像を記録紙２上に形成する。全ての色について記録紙２上に画像を形成すると、最後に記録紙２の表面全体をオーバーコートし、画像形成が完了する。

サーマルヘッド３１は、搬送方向Ｘ及び搬送方向Ｘに直交するＹ方向のいずれにも直交するＺ方向に上下動可能であり、画像形成部３０により所定方向に搬送されている記録紙２上に画像を形成しているときは、インクリボン３５を挟んで記録紙２にほぼ密着するように下降している。一方、記録紙２を逆方向に上記基準位置まで搬送させる時には、記録紙２の動きを妨げないように所定位置まで上昇している。

図２は、昇華型サーマルプリンタ１のうち、特に画像形成部３０等の電気的構成を示している。サーマルヘッド３１は、Ｙ方向に多数（例えば、１２８０個）配列された各微小発熱体３１ａと、ＣＰＵ４０から出力された制御信号に基づいて、各微小発熱体３１ａに駆動電圧を印加する駆動回路３１ｂ等によって構成されている。ＣＰＵ４０及びサーマルヘッド３１の周辺には、各微小発熱体３１ａの抵抗値を検出するためのＡ／Ｄコンバータ（抵抗検出手段）４１と、このＡ／Ｄコンバータ４１によって検出された抵抗値に対応する電圧制御信号を記憶するフラッシュメモリ（記憶手段）４２と、ＣＰＵ４０から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に応じて出力調整された電圧を駆動回路３１ｂに印加するＤＣ／ＤＣコンバータ（電源電圧調整手段）４３と、このＤＣ／ＤＣコンバータ４３と駆動回路３１ｂとの間に配設された検出抵抗４４が配設されている。検出抵抗４４の両端はＡ／Ｄコンバータ４１の入力端子と接続され、Ａ／Ｄコンバータ４１によって検出抵抗４４の両端の電位、すなわち検出抵抗４４の両端電圧が検出され、それに対応する８ビットのデジタル信号がＣＰＵ４０に出力される。検出抵抗４４と、各微小発熱体３１ａとは直列に接続されているため、検出抵抗４４の両端電圧を検出することにより、各微小発熱体３１ａの抵抗値を知得することができる。

以下、サーマルヘッド３１に印加される駆動電圧を自動調整する際のＣＰＵ４０の動作について、図３を参照して説明する。上記駆動電圧の調整は、昇華型サーマルプリンタ１の組み立て工程において、図２に示す各部が接続され、さらに電源がオンされたときに自動的に実施されるが、昇華型サーマルプリンタ１が販売された後において、ユーザからの要求に応じて実施できるように構成してもよい。まず、ＣＰＵ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３に所定の電圧を出力させながら、駆動回路３１ｂを介して各微小発熱体３１ａを順次駆動させ、Ａ／Ｄコンバータ４１に検出抵抗４４の両端電圧を検出させることにより、各微小発熱体３１ａの抵抗値を検出する（＃１）。次に、ＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄコンバータ４１が検出した各微小発熱体３１ａの抵抗値の平均値を算出する（＃２）。そして、ＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ４２に記憶された電圧制御信号の中から対応する電圧制御信号を参照してＤＣ／ＤＣコンバータ４３に出力するＰＷＭ信号を生成することにより（＃３）、サーマルヘッドの駆動電圧が自動的に調整される。

以上のように、本実施形態の昇華型サーマルプリンタ１によれば、各微小発熱体３１ａに順次所定の駆動電圧を印加して、Ａ／Ｄコンバータ４１が各微小発熱体３１ａの抵抗値を検出し、ＣＰＵ４０がＤＣ／ＤＣコンバータ４３に出力するＰＷＭ信号を生成するので、簡素な構成でありながらも、サーマルヘッド３１の駆動電圧を自動調整できる。これにより、作業者が個々のサーマルヘッドに提示されている抵抗値を目視で確認し、その抵抗値に応じて半固定抵抗を手動で調整する必要がなくなるので、製造工程を簡素化することができ、昇華型サーマルプリンタ１の製造コストの低減を図ると共に、作業不良に伴う品質低下の虞をなくすことが可能となる。また、ＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄコンバータ４１が検出した各微小発熱体３１ａの抵抗値の平均値を算出し、該平均値に対応するＰＷＭ信号を生成するので、比較的ばらつきが大きいとされる個々のサーマルヘッド毎に駆動電圧を最適化することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３と駆動回路３１ｂとの間に配設された検出抵抗４４の両端電圧を検出することにより各微小発熱体３１ａの抵抗値を検出できるので、昇華型サーマルプリンタ１の構成を一層簡素化することができ、更なる製造コストの低減を実現することができる。また、専門知識に乏しいユーザも必要に応じてサーマルヘッド３１の駆動電圧を調整できるので、画質に関して疑問が生じたときに気軽に調整を実行でき、ユーザの納得感が得られる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも各微小発熱体３１ａに順次所定の駆動電圧を印加して、各微小発熱体３１ａの抵抗値を検出し、ＣＰＵ４０がＤＣ／ＤＣコンバータ４３に出力するＰＷＭ信号を生成するように構成されていればよい。また、画像形成装置の一例として、インクリボンを使用する昇華型サーマルプリンタ１について説明したが、サーマルヘッドを用いて画像を形成する他のタイプの画像形成装置、例えば、ＴＡ（Thermo Autochrome ）方式の画像形成装置にも広く適用することができる。

本発明の一実施形態による昇華型サーマルプリンタの機械的構成を示す図。 同プリンタの画像形成部等の電気的構成を示すブロック図。 同プリンタのサーマルヘッドの駆動電圧を自動調整する際のＣＰＵの動作を示すフローチャート。

符号の説明

１ 昇華型サーマルプリンタ
３１ サーマルヘッド
３１ａ 微小発熱体
３１ｂ 駆動回路
４０ ＣＰＵ（制御手段）
４１ Ａ／Ｄコンバータ（抵抗検出手段）
４２ フラッシュメモリ（記憶手段）
４３ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電源電圧調整手段）
４４ 検出抵抗

Claims (3)

1. 筐体と、
   前記筐体に設けられ、記録紙が載置される給紙トレイと、
   前記給紙トレイから記録紙を１枚ずつピックアップし、前記筐体の内部に引き込むと共に、前記筐体内部で記録紙を所定の搬送方向に往復搬送させる記録紙搬送機構と、
   前記搬送方向に直交する方向に微小発熱体が配列されたサーマルヘッドを含み、前記記録紙搬送機構により搬送される記録紙上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記搬送方向において、前記筐体の前記給紙トレイとは反対側に設けられ、前記画像形成手段により画像が形成され、かつ前記記録紙搬送機構により前記筐体から排出された記録紙が載置される排紙トレイと、前記記録紙搬送機構及び画像形成手段を制御する制御手段とを備え、
   前記サーマルヘッドは、前記制御手段から出力された制御信号に基づいて、前記各微小発熱体に駆動電圧を印加する駆動回路を有する画像形成装置において、
   前記サーマルヘッドに配列された各微小発熱体の抵抗値を検出する抵抗検出手段と、この抵抗検出手段によって検出された抵抗値に対応する電圧制御信号を記憶する記憶手段と、前記制御手段から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に応じて出力調整された電圧を前記駆動回路に印加する電源電圧調整手段と、この電源電圧調整手段と前記駆動回路との間に配設された検出抵抗とをさらに備え、
   画像形成装置の製造工程において上記各手段が接続されたときに、又はユーザからの要求に応じて、
   前記制御手段が、前記電源電圧調整手段に所定の電圧を出力させながら、前記駆動回路を介して前記各微小発熱体を順次駆動し、前記抵抗検出手段は、その際に前記検出抵抗の両端電圧を検出することにより、該各微小発熱体の抵抗値を検出し、
   前記制御手段は、前記抵抗検出手段が検出した前記各微小発熱体の抵抗値の平均値を算出し、前記記憶手段に記憶された電圧制御信号の中から算出された抵抗値の平均値に対応する電圧制御信号を参照して前記電源電圧調整手段に出力するＰＷＭ信号を生成することにより、サーマルヘッドの駆動電圧を自動的に調整できるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 微小発熱体が配列されたサーマルヘッドを含み、記録紙上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段を制御する制御手段とを備え、
   前記サーマルヘッドは、前記制御手段から出力された制御信号に基づいて、前記各微小発熱体に駆動電圧を印加する駆動回路を有する画像形成装置において、
   前記サーマルヘッドに配列された各微小発熱体の抵抗値を検出する抵抗検出手段と、この抵抗検出手段によって検出された抵抗値に対応する電圧制御信号を記憶する記憶手段と、前記制御手段から出力される信号に応じて出力調整された電圧を前記駆動回路に印加する電源電圧調整手段とをさらに備え、
   前記制御手段が、前記電源電圧調整手段に所定の電圧を出力させながら、前記駆動回路を介して前記各微小発熱体を順次駆動し、前記抵抗検出手段は、その際に該各微小発熱体の抵抗値を検出し、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された電圧制御信号の中から前記抵抗検出手段が検出した前記各微小発熱体の抵抗値に対応する電圧制御信号を参照して前記電源電圧調整手段に出力する信号を生成することにより、サーマルヘッドの駆動電圧を自動的に調整できるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記電源電圧調整手段と前記駆動回路との間に配設された検出抵抗とをさらに備え、
   前記抵抗検出手段は、前記検出抵抗の両端電圧を検出することにより、該各微小発熱体の抵抗値を検出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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