JP2017047560A - サーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】部品数削減による省スペース化、省電力化、低コスト化を図ることができるサーマルプリンタを提供する。
【解決手段】記録媒体を搬送するローラを駆動するモータ１５の回転を制御するモータドライバ１４と、サーマルヘッドの複数の発熱素子の発熱を制御して、搬送される記録媒体に対する印字を行うヘッドコントローラ１３と、メモリ１０ａを内蔵して、モータドライバ１４およびヘッドコントローラ１３を制御するＣＰＵ１０と、ＣＰＵ１０に接続され、ＣＰＵ１０で実行する動作プログラムを記憶するフラッシュメモリ１１と、を備え、ＣＰＵ１０は、フラッシュメモリ１１に記憶された動作プログラムをメモリ１０ａに展開して実行することによりモータドライバ１４およびヘッドコントローラ１３を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、サーマルプリンタに関する。

サーマルヘッドの１ライン上に配列された複数の発熱素子を駆動して、サーマルヘッドとプラテンローラに挟持されて搬送される感熱記録媒体に対して熱エネルギーを供給することにより印字するサーマルプリンタがある。

また、近年のサーマルプリンタは、色々な場所で使用されるように小型化されたものが開発されている。具体的には、小型化されたポータブルプリンタは、従来からの店頭や倉庫での使用に加えて、屋外のイベントや野外市場、宅配でのラベルやレシートの発行などの様々な場面で使用されるようになっている。

ところで、このようなサーマルヘッドを使用したポータブルプリンタにおいては、小型軽量化は勿論のこと、コストを削減するとともに、品質向上を図りたいとの要望がある。

本発明が解決しようとする課題は、部品数削減による省スペース化、省電力化、低コスト化を図ることができるサーマルプリンタを提供することである。

実施形態のサーマルプリンタは、記録媒体を搬送するローラを駆動するモータの回転を制御するモータ制御手段と、サーマルヘッドの複数の発熱素子の発熱を制御して、搬送される前記記録媒体に対する印字を行うヘッド制御手段と、メモリを内蔵して、前記モータ制御手段および前記ヘッド制御手段を制御するＣＰＵと、前記ＣＰＵに接続され、当該ＣＰＵで実行する動作プログラムを記憶するフラッシュメモリと、を備え、前記ＣＰＵは、前記フラッシュメモリに記憶された動作プログラムを前記メモリに展開して実行することにより前記モータ制御手段および前記ヘッド制御手段を制御する。

図１は、実施形態にかかるポータブルプリンタの外観を示す斜視図である。 図２は、カバーが開いた状態のポータブルプリンタの外観を示す斜視図である。 図３は、制御基板に搭載された制御系の構成を示すブロック図である。 図４は、熱履歴制御処理にかかる機能を示す機能ブロック図である。 図５は、熱履歴制御の概要を示す図である。 図６は、１ラインの印字時間を示す図である。 図７は、通電時間の決定例を示す図である。

本実施形態では、台紙に複数のラベルが貼付されたラベル用紙を巻き取った用紙ロールを内部に収納し、サーマルヘッドによりバーコードなどの印刷を行う感熱式のポータブルプリンタをサーマルプリンタとして例示する。

実施形態にかかるポータブルプリンタ１の概略構造について図１、図２を参照して説明する。図１は、実施形態にかかるポータブルプリンタ１の外観を示す斜視図である。図２は、カバーが開いた状態のポータブルプリンタ１の外観を示す斜視図である。

ポータブルプリンタ１は、直方体形状の外観形状を有しており、ポータブルプリンタ１の印字機能、用紙送り機能をなす印字機構３００（図３参照）および電源となる充電池（図示せず）などをハウジング１０２内に収納する。

ハウジング１０２は、台紙に複数の記録媒体であるラベルＬが貼付されたラベル用紙ＰＴを巻き取った用紙ロールＰＲを収納する内部構造を有している。ハウジング１０２は、用紙ロールＰＲを内部に導入できるように上面に開口部１０６が形成されている。開口部１０６にはカバー１０７が回動自在に配置されている。開口部１０６は、カバー１０７を開閉することにより開状態又は閉状態にされる。

カバー１０７は、開口部１０６の一辺をなすハウジング１０２の奥側辺１０８に取り付けられている。カバー１０７を閉じた状態において、カバー１０７の先端である外側辺１１１と、開口部１０６の一辺である手前側辺１０９との間には、ポータブルプリンタ１の幅方向に印字されたラベル用紙ＰＴを取り出すための細長い隙間部が形成される。この隙間部は、用紙排出口１１０として機能する。

また、ハウジング１０２の一側面には、各種のコネクタ（例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタなど）を有する接続コネクタ部１０３および充電池の着脱を可能とするバッテリ収納部１０４が配置されている。

ハウジング１０２の内部には、用紙ロールＰＲを着脱自在に収納可能な用紙収納部１０５が形成されている。用紙ロールＰＲは、ロール軸をポータブルプリンタ１の幅方向に向けた状態で用紙収納部１０５に収納され、プラテンローラ１１７によって引き出されて用紙排出口１１０に向けて搬送される。このプラテンローラ１１７に対向してラインサーマルヘッド１２が配置されている。

ラインサーマルヘッド１２は、本実施形態にかかるポータブルプリンタ１がライン型の印刷方式を採用することから、複数の発熱素子１２ａがライン状に配置されている。ラインサーマルヘッド１２は、ヘッド制御手段であるヘッドコントローラ１３（図３参照）の制御に基づいて発熱素子１２ａが発熱することで、ラベル用紙ＰＴのラベルＬを加熱し印字を行う。

また、ハウジング１０２の内部には、駆動ギア１１９が配置されている。駆動ギア１１９は、モータ制御手段であるモータドライバ１４（図３参照）に制御されて駆動するステッピングモータ１５（図３参照）を駆動源として回動する。カバー１０７が閉じられると、カバー１０７に取り付けられている従動ギア１１９ａが駆動ギア１１９と噛合し、従動ギア１１９ａに連結されたプラテンローラ１１７を回転駆動する。

また、ハウジング１０２には、外部電源からの直流電力を入力する直流電力入力部２１０が配置されている。この直流電力入力部２１０にＡＣアダプタ４００のプラグ４０４が挿し込まれることで、ポータブルプリンタ１には直流電力が供給される。

加えて、ハウジング１０２には、表示・操作部１５０が設けられている。

さらに、ハウジング１０２の内部には、ポータブルプリンタ１全体を制御する制御基板１００（図３参照）が配置されている。このような制御基板１００は、１枚のプリント基板（ＰＣＢ）で構成されている。

次に、制御基板１００について説明する。ここで、図３は制御基板１００に搭載された制御系の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、制御基板１００は、表示・操作部１５０、印字機構３００などを制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、シリアルフラッシュメモリ１１とを備えている。また、本実施形態のＣＰＵ１０は、３ＭＢ程度の容量のＲＡＭ（キャッシュメモリ）１０ａを有している。このような内蔵メモリであるＲＡＭ１０ａに使用頻度の高いデータを蓄積しておくことにより、ＣＰＵ１０は、低速なシリアルフラッシュメモリ１１へのアクセスを減らすことができ、処理を高速化することができる。このように、実施形態のポータブルプリンタ１によれば、ＣＰＵ１０に内蔵されたＲＡＭ１０ａを従来のＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）に代えて使用することにより、部品点数の低減を図っている。

シリアルフラッシュメモリ１１は、ＣＰＵ１０に対してシリアルバス１６を介して接続されている。シリアルバス１６としては、ＵＳＢ，ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ，シリアルＡＴＡなどが適用できる。

シリアルフラッシュメモリ１１は、電源を切っても記憶内容を保持することができる不揮発性メモリである。シリアルフラッシュメモリ１１は、ポータブルプリンタ１の動作プログラムや各種設定情報を記憶する。ＣＰＵ１０は、シリアルフラッシュメモリ１１に記憶された動作プログラムをＲＡＭ１０ａの作業領域に展開して実行することにより各部を制御する。

ＣＰＵ１０に内蔵されるＲＡＭ１０ａの一部の領域は、ラベル用紙ＰＴのラベルＬに印刷される印刷データ（画像データ）が展開される印刷バッファとして利用される。印刷データは、外部機器（図示せず）から受信した印刷対象となるデータである。なお、印刷データは、シリアルフラッシュメモリ１１に記憶されたものであってもよい。

また、制御基板１００は、ＣＰＵ１０に駆動制御される各部として、プラテンローラ１１７を回転駆動するステッピングモータ１５を駆動制御するためのモータドライバ１４と、ラインサーマルヘッド１２にストローブ信号（ＳＴＢ）および印字信号を含む印字制御信号（ＤＴＡ）を出力するヘッドコントローラ１３とを備えている。これらのモータドライバ１４及びヘッドコントローラ１３は、シリアルバス１７，１８を介してＣＰＵ１０に接続されている。

次に、ポータブルプリンタ１のＣＰＵ１０が動作プログラムに従って動作することにより実行される印字処理の内、熱履歴制御処理について説明する。

ラインサーマルヘッド１２を用いたポータブルプリンタ１は、装置の小型化や電池駆動等の理由から電源容量が少なくなっているため、ラインサーマルヘッド１２の複数の発熱素子１２ａを印字率によって一括駆動または分割駆動させている。そこで、本実施形態のポータブルプリンタ１は、印字率が高くなると消費電流が増えることから、印字率が高い場合には分割駆動により印字制御を実行する。

一方、本実施形態のポータブルプリンタ１は、印字率が低い場合には発熱素子１２ａの一括駆動により印字制御を実行する。ヘッドコントローラ１３は、このような一括駆動による印字において、印字速度を速くするために、ストローブを単パルスで入れるようにしている。しかし、印字速度が速いことで、打ち始めのドットが再現しづらいことが懸念される。そこで、本実施形態のポータブルプリンタ１は、発熱素子１２ａの一括駆動により印字制御を実行する際には、印字の履歴により印加熱量をコントロールする熱履歴制御を実行する。なお、ポータブルプリンタ１は、速度が遅い分割駆動では、熱履歴制御を実行しない。

ここで、図４は熱履歴制御処理にかかる機能を示す機能ブロック図である。図４に示すように、ポータブルプリンタ１で実行される動作プログラムは、熱履歴制御部５０を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはポータブルプリンタ１のＣＰＵ１０がシリアルフラッシュメモリ１１から動作プログラムを読み出して実行することにより上記各部がＲＡＭ１０ａ上にロードされ、熱履歴制御部５０がＲＡＭ１０ａ上に生成されるようになっている。

熱履歴制御部５０は、印字の履歴によりラインサーマルヘッド１２の複数の発熱素子１２ａの印加熱量をコントロールする熱履歴制御を実行する。

ここで、図５は熱履歴制御の概要を示す図である。図５に示すように、熱履歴制御部５０による熱履歴制御は、現在の印字ライン（注目ドットＣ）に対して、過去の印字ライン（ドットＡ（１ライン目）とドットＢ（２ライン目））の印字情報を反映し、注目ドットの印字通電時間（印字階調）を決定するものである。すなわち、本実施形態の熱履歴制御部５０は、熱の印加方法を前回印字および前々回印字による履歴だけを見て決定する熱履歴制御方式を採用する。

熱履歴制御部５０による熱履歴制御におけるエネルギーランク（階調）制御について詳述する。ここで、図６は１ラインの印字時間を示す図、図７は通電時間の決定例を示す図である。なお、図７の“●”は印字データが有ることを示し、図７の“○”は印字データが無いことを示す。

熱履歴制御部５０は、図６に示す“２”の通電時間については予め定められた時間で制御し、図６に示す“１”の通電時間については“２”の通電時間の３０％で制御する。例えば、“２”の通電時間が１００μｓｅｃの場合、“１”の通電時間は３０μｓｅｃである。すなわち、本実施形態においては、通電時間の段階を２段階としている。

図７に示すように、熱履歴制御部５０は、過去の印字ライン（ドットＡ（１ライン目）とドットＢ（２ライン目））の少なくともいずれかに印字データが有ったＯＲ論理値“1”の場合、現在の印字ライン（ドットＣ）の通電時間を図６に示す“１”の通電時間のみとする。また、図７に示すように、熱履歴制御部５０は、過去の印字ライン（ドットＡ（１ライン目）とドットＢ（２ライン目））のいずれにも印字データが無かったＯＲ論理値“０”の場合、現在の印字ライン（ドットＣ）の通電時間を図６に示す“１”と“２”を合計した通電時間とする。なお、図７に示すように、熱履歴制御部５０は、ドットＣに印字データが無い場合、通電時間は“０”とする。

以上のように、本実施形態においては発熱素子１２ａの一括駆動時にのみ熱履歴制御を実行するとともに、熱履歴制御における通電時間の段階を２段階とし、かつ、前回印字および前々回印字による履歴だけを見て決定する熱履歴制御方式を採用する。このようにラインサーマルヘッド１２の熱履歴制御を簡易化することで、従来ＣＰＵとは別に設けられていたＰＬＤ（Programmable Logic Device）で実現していた熱履歴制御をソフトウェアで制御することができるようになるので、ハードウェアの簡略化により、制御基板１００を小型化することができる。

このように、実施形態のポータブルプリンタ１によれば、ＣＰＵ１０に内蔵されたＲＡＭ１０ａを従来のＳＤＲＡＭに代えて使用することにより、部品点数の低減を図ることができるので、制御基板１００を小型化することができる。

また、実施形態のポータブルプリンタ１によれば、ＣＰＵ１０と周辺回路（シリアルフラッシュメモリ１１、ヘッドコントローラ１３、モータドライバ１４）との接続をシリアルバスのみで構成することにより、従来のパラレルバスによる接続に比べて配線数を削減することができる。

さらに、実施形態のポータブルプリンタ１によれば、ＣＰＵ１０およびシリアルフラッシュメモリ１１で構成されるシステムブロックと、モータドライバ１４及びヘッドコントローラ１３とを１ボードに配置することにより、従来のような２ボードに配置していたものに比べて部品点数の低減を図ることができるとともに、基板間接続の振動の回避により落下リスクを低減することで、品質の向上を図ることができる。

さらにまた、実施形態のポータブルプリンタ１によれば、従来ＣＰＵとは別に設けられていたＰＬＤで実現していた熱履歴制御をソフトウェアで制御することができるようになるので、ハードウェアの簡略化により、制御基板１００を小型化することができる。

以上のように、実施形態のポータブルプリンタ１によれば、部品数削減による省スペース化、省電力化、低コスト化を図ることができる。

なお、本実施形態のポータブルプリンタ１で実行される動作プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態のポータブルプリンタ１で実行される動作プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のポータブルプリンタ１で実行される動作プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ サーマルプリンタ
１０ａ メモリ
１０ ＣＰＵ
１１ フラッシュメモリ
１２ サーマルヘッド
１２ａ 発熱素子
１３ ヘッド制御手段
１４ モータ制御手段
１５ モータ
５０ 熱履歴制御部
１１７ ローラ
Ｌ 記録媒体

特開２００８−６５６１０号公報

Claims (5)

1. 記録媒体を搬送するローラを駆動するモータの回転を制御するモータ制御手段と、
   サーマルヘッドの複数の発熱素子の発熱を制御して、搬送される前記記録媒体に対する印字を行うヘッド制御手段と、
   メモリを内蔵して、前記モータ制御手段および前記ヘッド制御手段を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、
   前記ＣＰＵに接続され、当該ＣＰＵで実行する動作プログラムを記憶するフラッシュメモリと、
   を備え、
   前記ＣＰＵは、前記フラッシュメモリに記憶された動作プログラムを前記メモリに展開して実行することにより前記モータ制御手段および前記ヘッド制御手段を制御する、
   ことを特徴とするサーマルプリンタ。
2. 前記ＣＰＵは、シリアルバスを介して前記フラッシュメモリを接続する、
   ことを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタ。
3. 前記ＣＰＵと、前記フラッシュメモリと、前記モータ制御手段と、前記ヘッド制御手段とは、１ボードに配置される、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のサーマルプリンタ。
4. 前記ＣＰＵは、印字の履歴により前記サーマルヘッドの複数の発熱素子の印加熱量をコントロールする熱履歴制御を実行する熱履歴制御部を備える、
   ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載のサーマルプリンタ。
5. 前記熱履歴制御部は、前記発熱素子の一括駆動時にのみ熱履歴制御を実行するとともに、熱履歴制御における通電時間の段階を２段階とし、かつ、前回印字および前々回印字による履歴だけを見て決定する熱履歴制御方式を採用する、
   ことを特徴とする請求項４記載のサーマルプリンタ。

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