JP2011093267A - サーマルプリンターおよびその通電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低速印刷のときにスティッキングの発生を抑制して印刷品質の向上を図ることが可能なサーマルプリンターおよびその通電制御方法を提案すること。
【解決手段】サーマルプリンター１の制御部８は、印刷ドット形成時の記録紙搬送速度が所定の閾値速度よりも大きい場合には、印刷ドット形成のための通電期間ＰＬＳ（本通電期間）の全範囲にわたって、サーマルヘッド５の発熱素子に連続通電を行う。一方、印刷ドット形成時の記録紙搬送速度が所定の閾値速度以下となる場合には、通電期間ＰＬＳの全範囲にわたって短い通電パルスを間欠的に印加するチョッピングを行う。各通電パルスを構成する短時間の通電期間（チョッピングＯＮ時間Ｔ１）については固定値とし、各通電パルス間の非通電期間（チョッピングＯＦＦ時間Ｔ２）については、印刷濃度やサーマルヘッド５の環境温度などに応じて調整可能とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、サーマルヘッドの発熱素子に通電して加熱することにより記録紙に印刷ドットを形成するサーマルプリンター、およびその通電制御方法に関する。

サーマルヘッドとプラテンローラーの間に感熱紙などの記録紙を挟み込み、サーマルヘッドの発熱素子に通電して加熱することにより、この発熱素子に当接している記録紙の部位を発色させて印刷ドットを形成するサーマルプリンターでは、記録紙の搬送動作と同期させて印刷ドット位置に対応する発熱素子への通電制御を行い、これによって印刷ドット形成位置への加熱温度や加熱時間を制御して、印刷ドットを所望の大きさに形成するようにしている。

特許文献１には、記録紙の搬送速度（印刷速度）が各種のパラメータに応じて変動する場合に、この速度変動の影響を考慮してサーマルヘッドの通電制御を行うサーマルプリンターが記載されている。特許文献１では、低速状態でサーマルヘッドに通電するときには、通常の速度のときよりも印刷ドット間における非通電時間が長くなるため、この非通電時間における冷却を考慮して通電時間を決定している。具体的には、印刷ドットを連続して形成する際に、連続して通電されることによって過度に蓄熱量が増加するのを抑制するために、後ろのドット位置における加熱時間を短縮しているが、低速印刷のときには、この短縮時間を少なくするようにしている。

特開２００７−５５２３９号公報

ここで、記録紙（感熱紙）の搬送速度を低速にして印刷を行う場合には、感熱紙の発色材料がサーマルヘッドに溶着して貼り付いた状態になる現象（スティッキング）が発生する。スティッキングが発生すると、正確な紙送りができなくなり、紙送り速度にムラが生じるため、印刷品質が低下するという問題点がある。

本発明の他の課題は、このような点に鑑みて、低速印刷のときのスティッキングを抑制して印刷品質の向上を図ることが可能なサーマルプリンターおよびその通電制御方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、
サーマルヘッドの発熱素子に通電し、当該発熱素子によって記録媒体を加熱して印刷ドットを形成するサーマルプリンターにおける通電制御方法であって、
前記記録媒体の搬送速度が所定の閾値速度以下であるときには、
前記印刷ドットを形成するための前記発熱素子の本通電期間の全範囲における通電を、通電パルスを間欠的に印加するチョッピングにより行うことを特徴としている。

本発明は、このように、印刷ドットを形成するための本通電期間（発熱素子によって記録媒体を加熱している間の通電期間）における通電を間欠的に行うことにより、発熱素子が前記記録媒体を加熱している間の発熱量を抑制して、発熱素子が過度に高温になることを抑制できる。これにより、加熱中の発熱素子を適正な温度に維持することができ、高温の発熱素子によって記録媒体表面の発色材料などが溶融するのを抑制できる。よって、スティッキングによる印刷品質の低下を抑制できる。

本発明において、前記チョッピングにおける各通電パルスの通電時間を一定の長さにすると共に、各通電パルス間の非通電時間を、前記印刷ドットの濃度あるいは前記サーマルヘッドの環境温度に応じた長さにすることが望ましい。このようにすれば、非通電時間の増減によって発熱量を調整することができるので、発熱素子による加熱温度を、印刷ドットの濃度に応じた適正範囲になるように調整することができる。また、サーマルヘッドの環境温度に応じて発熱量を調整して、加熱温度が適正範囲になるように調整することができる。よって、印刷品質を向上させることができる。

次に、本発明のサーマルプリンターは、
発熱素子を備えるサーマルヘッドと、
当該サーマルヘッドに対峙する印刷位置を経由して記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記発熱素子への通電を、上記のサーマルプリンターにおける通電制御方法により制御する制御手段とを有することを特徴としている。

また、本発明において、前記チョッピングにおける各通電パルス間の非通電時間の長さを設定するための設定操作手段を有する構成にすることができる。このようにすれば、ユーザーが、要求品質に応じて適宜設定変更を行うことができる。

本発明によれば、印刷ドットを形成するための本通電期間（発熱素子によって記録媒体を加熱している間の通電期間）における通電を間欠的に行うことにより、発熱素子が前記記録媒体を加熱している間の発熱量を抑制して、発熱素子が過度に高温になることを抑制できる。これにより、加熱中の発熱素子を適正な温度に維持することができ、高温の発熱素子によって記録媒体表面の発色材料などが溶融するのを抑制できる。よって、スティッキングによる印刷品質の低下を抑制できる。

サーマルプリンターの概略構成図である。 サーマルプリンターの制御ブロック図である。 印刷時にサーマルヘッドの各発熱素子の駆動回路に与えられる通電制御信号（ストローブ信号）のタイミングチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したサーマルプリンターの実施形態を説明する。

（全体構成）
図１は、サーマルプリンター１の主要部の概略構成図である。サーマルプリンター１は、長尺状の記録紙をロール状に巻いたロール紙を収容するロール紙収容部２と、このロール紙収容部２に収容されたロール紙から繰り出される記録紙３をプリンター内部の搬送経路に沿って搬送する記録紙搬送機構４（搬送手段）と、搬送経路上の印刷位置に発熱部分を向けて配置されたサーマルヘッド５とを備えている。記録紙３は、長尺状の感熱紙や、長尺状の台紙の上に感熱紙のラベルを貼り付けたラベル紙などが用いられる。

記録紙搬送機構４は、サーマルヘッド５に対向配置されたプラテンローラー６と、このプラテンローラー６を駆動する図示しない搬送モーターなどを備えている。ロール紙から繰り出された記録紙３は、サーマルヘッド５とプラテンローラー６の間を通るように装填されており、この記録紙３に当接しているプラテンローラー６の回転に伴って記録紙３が搬送される。

サーマルヘッド５におけるプラテンローラー６に対向している部分には、記録紙３の幅方向に配列した複数の発熱素子が設けられている。サーマルヘッド５とプラテンローラー６の間に挟み込んだ記録紙３に各発熱素子を圧接し、この状態で各発熱素子に所定の電圧を印加して発熱させると、各発熱素子に当接した記録紙３の部分が加熱されて発色し、印刷ドットが形成される。サーマルヘッド５には、近傍の環境温度を検出するために、サーミスターなどの温度検出素子７（図２参照）が設けられている。

サーマルヘッド５は、各発熱素子をそれぞれ独立して加熱駆動することができる構成となっており、印刷データの各ドットラインの画素データに対応して、ドットが印刷される位置に対応する発熱素子が選択的に駆動する。これにより、記録紙３上に印刷データの各ドットラインの画素データに対応する印刷ドット列を同時に形成する。サーマルプリンター１は、このような各ドットラインの印刷動作に同期させてプラテンローラー６を回転させて記録紙３を搬送することにより、記録紙３への印刷を行う。

図２は、サーマルプリンター１の制御ブロック図である。サーマルプリンター１の制御部８（制御手段）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えて構成されている。ＲＯＭには、サーマルプリンター１の各種機能を実現するためのソフトウェア（ファームウェア含む）およびデータが記録されており、ＣＰＵがこれを読み出して実行することにより、サーマルプリンター１の各種機能が実現される。ＲＡＭは、サーマルプリンター１の各種機能を実現する際に必要なデータの一時記憶装置として機能する。サーマルプリンター１内の制御基板上には、制御部８を構成するこれらの各構成のほか、通信インターフェース、搬送モーターを制御するためのモータードライバー、サーマルヘッド５を駆動する集積回路（ゲートアレイ）などが設けられている。

制御部８は、通信インターフェースを介してホストコンピューターなどの上位装置９と接続されており、上位装置９から制御部８に、印刷データや各種の制御コマンドなどが送信される。また、制御部８には、上記の温度検出素子７などの各種センサーからの検出出力が入力される。

（サーマルヘッドの通電制御）
図３（ａ）は、高速印刷時にサーマルヘッドの各発熱素子の駆動回路に与えられる通電制御信号（ストローブ信号）のタイミングチャートである。また、図３（ｂ）は、低速印刷時の通電制御信号のタイミングチャートである。ストローブ信号が「ＯＮ」である期間には駆動回路に所定の電圧が印加されて発熱素子に通電され、ストローブ信号が「ＯＦＦ」である期間には通電が停止される。ストローブ信号の「ＯＮ」期間における印加電圧は一定値である。

図３（ａ）に示すように、本実施形態では、記録紙搬送速度が高速のときには、１つの印刷ドット形成のための通電期間ＰＬＳの全範囲にわたって連続したストローブ信号が供給されており、この期間の全範囲にわたって連続的に通電している。一方で、記録紙搬送速度が低速のときには、図３（ｂ）に示すように、短い通電パルスに分割したストローブ信号が供給されており、この通電期間ＰＬＳの全範囲にわたって短い通電パルスを間欠的に印加するチョッピングを行っている。チョッピングによる通電は、各通電パルスを構成する短時間の通電期間（チョッピングＯＮ時間Ｔ１）と、各通電パルス間の非通電期間（チョッピングＯＦＦ時間Ｔ２）を交互に設けることにより実行される。

連続通電を行うか、チョッピングを行うか否かの閾値となる記録紙搬送速度の値は適宜設定が可能であり、例えば、６０ｍｍ／秒に設定することができる。制御部８は、印刷ドット形成時に記録紙搬送速度がこの閾値速度以下となる場合には、図３（ｂ）に示す通電制御を行う。すなわち、制御部８は、記録紙搬送機構４の搬送モーターの回転数を検出することにより、印刷データの内容に基づいて印刷中の各時点における記録紙搬送速度を把握する。そして、把握した記録紙搬送速度が閾値速度以下であるか否かを判定して、判定結果に基づき、チョッピングを行うか否かを判定する。

通電期間ＰＬＳは、発熱素子を記録紙３の印刷ドット形成位置に当接させて当該位置を加熱している間の通電期間（本通電期間）である。なお、１つの印刷ドット形成のための通電期間ＰＬＳの終了後、次の印刷ドット形成のための通電期間ＰＬＳが開始するまでの間には、所定の通電休止期間Ｔが設けられている。通電期間ＰＬＳは、記録紙搬送速度に応じた長さとなっており、高速印刷のときには短く、低速印刷のときには長い期間となっている。通電期間ＰＬＳと通電休止期間Ｔとの比率については適宜設定することができる。

チョッピングＯＮ時間Ｔ１およびチョッピングＯＦＦ時間Ｔ２の長さおよびその比率は、予め、適正な値に設定されている。本実施形態では、チョッピングＯＮ時間Ｔ１については固定値に設定されており、どの印刷条件や印刷設定でも一定の値となっている。一方、チョッピングＯＦＦ時間Ｔ２については、サーマルプリンター１の本体に設けられているＤＩＰスイッチ１０（設定操作手段／図２参照）などの操作によって設定変更が可能である。ユーザーは、このＤＩＰスイッチ１０を操作して、各通電パルスの通電時間を変更することができる。これにより、通電期間ＰＬＳ中における総通電時間を変更し、これに伴って印刷ドット形成中の発熱量および記録紙３の加熱温度を変更して、印刷ドットの濃度を調整することができる。

また、上位装置９から制御部８に印刷濃度設定コマンドを送信し、この印刷濃度設定コマンドに基づいてチョッピングＯＦＦ時間Ｔ２の設定を変更可能にすることも可能である。あるいは、印刷データ中に印刷濃度設定コマンドを含めておき、印刷中にその内容に応じて印刷濃度の調整を行っても良い。

本実施形態では、このように、低速印刷のときには、サーマルヘッド５の発熱素子によって記録紙３を加熱して印刷ドットを形成している通電期間ＰＬＳ（本通電）の期間の全体にわたってチョッピングを実行するので、低速印刷のときに発熱素子が過度に高温になるのを抑制できる。よって、スティッキングを抑制でき、印刷品質の低下を抑制できる。

（改変例）
（１）上記実施形態では、チョッピングＯＦＦ時間Ｔ２の調整を印刷濃度に基づいて行っていたが、他のパラメーターに基づいて行うこともできる。例えば、温度検出素子７によって検出したサーマルヘッド５の環境温度に基づいてチョッピングＯＦＦ時間Ｔ２の設定を変更することもできる。このようにすれば、環境温度を考慮した発熱量にすることができるので、記録紙３の加熱温度を常に適正温度に維持することができる。また、記録紙３の種類によるスティッキングの発生条件の相違を考慮して、記録紙３の種類に応じてチョッピングＯＦＦ時間Ｔ２を調整してもよい。あるいは、通電する際の印加電圧の設定や、サーマルヘッド５の蓄熱特性などに応じてチョッピングＯＦＦ時間Ｔ２を調整してもよい。更に、記録紙搬送速度に応じて、チョッピングＯＦＦ時間Ｔ２を調整してもよい。例えば、記録紙搬送速度が低速になるほど、チョッピングＯＦＦ時間を長くすることもできる。

（２）上記実施形態では、チョッピングＯＮ時間Ｔ１を固定値とし、チョッピングＯＦＦ時間Ｔ２を各種のパラメーターに基づいて調整していたが、チョッピングＯＮ時間Ｔ１とチョッピングＯＦＦ時間Ｔ２をいずれも変更してもよい。例えば、記録紙搬送速度が低速になるほど、チョッピングＯＮ時間Ｔ１とチョッピングＯＦＦ時間Ｔ２をいずれも短くしてもよい。また、上述した各種のパラメーターに基づいてチョッピングＯＮ時間Ｔ１を変更する代わりに、チョッピングＯＮ時間Ｔ１のみを変更してもよい。

（３）上記実施形態では、チョッピングを行うか連続通電とするかを決定するための判定用の閾値速度を６０ｍｍ／秒に設定していたが、この値を、記録紙３の種類やサーマルヘッド５の環境温度などに応じて適宜変更することもできる。

１…サーマルプリンター、２…ロール紙収容部、３…記録紙、４…記録紙搬送機構（搬送手段）、５…サーマルヘッド、６…プラテンローラー、７…温度検出素子、８…制御部（制御手段）、９…上位装置、１０…ＤＩＰスイッチ（設定操作手段）、ＰＬＳ…通電期間、Ｔ…通電休止期間、Ｔ１…チョッピングＯＮ時間、Ｔ２…チョッピングＯＦＦ時間

Claims (4)

1. サーマルヘッドの発熱素子に通電し、当該発熱素子によって記録媒体を加熱して印刷ドットを形成するサーマルプリンターにおける通電制御方法であって、
   前記記録媒体の搬送速度が所定の閾値速度以下であるときには、
   各印刷ドットを形成するための前記発熱素子の本通電期間の全範囲における通電を、通電パルスを間欠的に印加するチョッピングにより行うことを特徴とするサーマルプリンターにおける通電制御方法。
2. 請求項１において、
   前記チョッピングにおける各通電パルスの通電時間を一定の長さにすると共に、各通電パルス間の非通電時間を、前記印刷ドットの濃度あるいは前記サーマルヘッドの環境温度に応じた長さにすることを特徴とするサーマルプリンターにおける通電制御方法。
3. 発熱素子を備えるサーマルヘッドと、
   当該サーマルヘッドに対峙する印刷位置を経由して記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記発熱素子への通電を、請求項１または２に記載のサーマルプリンターにおける通電制御方法により制御する制御手段とを有することを特徴とするサーマルプリンター。
4. 請求項３において、
   前記チョッピングにおける各通電パルス間の非通電時間の長さを設定するための設定操作手段を有することを特徴とするサーマルプリンター。
   
   

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