JP3866961B2 - ラインサーマルプリンタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライン状に配列された発熱素子を通電加熱して画像を形成するようにしたラインサーマルプリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のラインサーマルプリンタでは、一般的に、ラインサーマルヘッドによる主走査方向の印字とこの方向と直交する方向(副走査方向)への用紙搬送とによって画像を形成するようにしている。このようなラインサーマルプリンタでは、ラインサーマルヘッドにおいてライン状に配列された発熱素子を通電加熱することで、インクリボンを用いる場合にはインクリボンのインクを溶融又は昇華して転写紙に転写し、転写紙として感熱紙を用いる場合には感熱紙の感熱発色によって転写紙にドット形成を行っている。
【0003】
ここで、ラインサーマルヘッドの発熱素子に対する通電制御は、一般的に、印字データに基づく印字パルス信号とストローブパルス信号とをアンドゲートに入力し、それらの印字パルス信号とストローブパルス信号との論理積をとるアンドゲートからの出力信号によって、発熱素子に対する通電を制御するスイッチング回路をオンにすることにより行っている。
【0004】
また、近年においては、図7に示すように、一のラインサーマルプリンタ100に二つのラインサーマルヘッド101a,101bを備えるようにしたものも開発されている。このようなラインサーマルプリンタ100によれば、ラインサーマルヘッド101a,101b毎にインクリボンの色を変えることにより、二色印字が可能とされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図7に示すように、前述したような二つのラインサーマルヘッド101a,101bを備えたラインサーマルプリンタ100によれば、二つのラインサーマルヘッド101a,101bを駆動するためには、2ヘッド分のサーマルヘッド駆動回路102が必要となっている。より詳細には、従来のラインサーマルプリンタ100においては、同一のサーマルヘッド駆動回路102を二つ備え、それぞれが非同期せずにラインサーマルヘッド101a,101bに対し、通電ストローブ(STBA/STBB)、データラッチ(LATA/LATB)、データ(DATAA/DATAB)、転送クロック(CLKA/CLKB)を出力する。
【0006】
しかしながら、このように同一のサーマルヘッド駆動回路を二つ備える場合には、当然のことながら製造コスト増を招くことになる。
【0007】
また、サーマルヘッド駆動回路が二つある場合には、それぞれが独立して制御されるので、二つのラインサーマルヘッドを二つのサーマルヘッド駆動回路を介して同時に駆動する場合には、一つのラインサーマルヘッドを駆動した場合に比べてピーク電圧が二倍になることがあるので、大容量の電源が必要になる。
【0008】
本発明の目的は、二つのラインサーマルヘッドを有し、ラインサーマルヘッド毎に通電のタイミングをずらすことができ、かつ、製造コストも抑えることができるラインサーマルプリンタを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ライン状に配列された多数個の発熱素子を有するラインサーマルヘッドを二つ有し、画像メモリに展開された画像データに基づいて前記各ラインサーマルヘッドの前記発熱素子を通電加熱して印刷媒体に画像を形成するラインサーマルプリンタにおいて、基本クロック信号及び前記画像メモリに展開された画像データに基づく二つのサーマルヘッドに対するデータを合わせた基本印字データを一つのヘッド駆動回路により生成するデータ生成手段と、前記基本クロック信号を分周して周期がずらされた交互周期となる二つのクロック信号に応じて前記基本印字データを分割し、前記各ラインサーマルヘッドに対する印字データを生成するデータ分割手段と、このデータ分割手段により分割生成された前記印字データに基づく印字パルス信号及び二つのサーマルヘッド毎に割り当てられた二種の通電ストローブ信号に基づいて前記各ラインサーマルヘッドの前記発熱素子に対して選択的に通電することにより前記発熱素子を選択的に発熱駆動する駆動制御手段と、を備える。
【0010】
したがって、各ラインサーマルヘッドに対して出力される印字データが、基本クロック信号を分周した二つのクロック信号に応じて基本印字データを分割することにより生成される。これにより、画像メモリから画像データを取得する信号ラインを従来のようにラインサーマルヘッドの数だけ設ける必要がなくなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図1ないし図6に基づいて説明する。本実施の形態は、ラインサーマルプリンタとして、名刺や葉書に二色印字を可能とした熱転写プリンタへ適用した一例である。
【0012】
ここで、図1は熱転写プリンタ1を示す外観斜視図、図2は熱転写プリンタ1の構成を概略的に示す縦断側面図である。図1に示すように、本実施の形態の熱転写プリンタ1は、プリンタ本体2とこのプリンタ本体2に着脱自在に取り付けられた用紙保持部としての給紙装置3とから構成されている。給紙装置3には、印字媒体である用紙として例えば名刺や葉書などの単票用紙(図示せず)が保持される。この単票用紙は、給紙装置3によりプリンタ本体2へ供給され、プリンタ本体2により印字される。
【0013】
プリンタ本体2には、カバー4,5が設けられている。カバー5は、カバー4に対して着脱自在に取り付けられている。そして、カバー5がカバー4に取り付けられた状態では、プリンタ本体2の前面に用紙発行口6が形成される。
【0014】
図2に示すように、プリンタ本体2の内部には、給紙装置3から用紙発行口6に連なる用紙搬送経路7が形成されており、用紙搬送経路7上に設けられた回転自在な搬送ローラ対8により保持された単票用紙は給紙装置3から用紙搬送経路7に引き込まれた後、用紙搬送経路7上に設けられた回転自在な搬送ローラ対9に引き渡され、用紙発行口6近傍の搬送ローラ対14によって用紙発行口6から排紙されるように案内されている。したがって、搬送ローラ対8、搬送ローラ対9、搬送ローラ対14により、搬送機構が構成されている。
【0015】
こうして単票用紙を案内する用紙搬送経路7には、二組の印字機構10a,10bが設けられている。印字機構10(10a,10b)は、ステッピングモータM(Ma,Mb)によって回転駆動される回転自在なプラテンローラ11(11a,11b)と、このプラテンローラ11(11a,11b)に用紙搬送経路7を介して当接するライン状に配列された多数個の発熱素子を有するラインサーマルヘッドとしてのサーマルヘッド12(12a,12b)とを主体に形成されている。サーマルヘッド12(12a,12b)は、ヘッド保持板13(13a,13b)に保持されており、このヘッド保持板13(13a,13b)は、図示しないスプリングによってサーマルヘッド12(12a,12b)がプラテンローラ11(11a,11b)に押し付けられる方向に付勢されている。したがって、サーマルヘッド12とプラテンローラ11とに挟持された単票用紙は、プラテンローラ11が回転駆動されることにより用紙搬送経路7上を案内されることになるので、サーマルヘッド12とプラテンローラ11とは、搬送機構も構成している。
【0016】
また、サーマルヘッド12(12a,12b)とプラテンローラ11(11a,11b)との間には、インクリボン15(15a,15b)が介在しており、サーマルヘッド12の発熱素子を選択的に発熱させることでインクリボンのインクを溶融又は昇華させ、単票用紙に印字する。ここで、インクリボン15(15a,15b)は、単色のものが使用されている。未使用のインクリボン15(15a,15b)は、フレーム16に一端を支持された供給軸17(17a,17b)に保持されている。また、使用済のインクリボン15(15a,15b)は、フレーム16に一端を支持された巻取軸18(18a,18b)に巻き取られる。巻取軸18(18a,18b)は、ギヤ列によって伝達されるステッピングモータM(Ma,Mb)からの駆動力により回転駆動される。
【0017】
続いて、熱転写プリンタ1に内蔵される各部の電気的接続について図3を参照しつつ説明する。プラテンローラ11a等を回転駆動するためのステッピングモータMa、プラテンローラ11b等を回転駆動するためのステッピングモータMbやサーマルヘッド12(12a,12b)等の各部は、CPU(Central Processing Unit)19等によって構成されたマイクロコンピュータ20によって駆動制御される。つまり、各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するCPU19が設けられ、このCPU19には固定データを固定的に格納するROM(Read Only Memory)21と可変データを書換え自在に格納するRAM(Random Access Memory)22とがシステムバス23を介して接続されている。ROM21には制御プログラムが格納され、マイクロコンピュータ20は、ROM21に格納された制御プログラムに従い、RAM22をワークエリアとして利用しつつ各種の処理を実行する。
【0018】
本実施の形態では、印字機構10(10a,10b)における印字動作のためにマイクロコンピュータ20に駆動制御される各部として、プラテンローラ11a等を回転駆動するためのステッピングモータMaを駆動制御するためのモータドライバ24と、プラテンローラ11b等を回転駆動するためのステッピングモータMbを駆動制御するためのモータドライバ25と、サーマルヘッド12(12a,12b)を駆動制御するための駆動制御回路としてのヘッドドライバ26とが設けられている。これらのモータドライバ24,25及びヘッドドライバ26は、システムバス23を介してCPU19に接続されている。なお、詳細は後述するが、本実施の形態のヘッドドライバ26は、二つのサーマルヘッド12a,12bの駆動制御が可能な駆動制御回路である。
【0019】
また、本実施の形態の熱転写プリンタ1は、ライン型の印字方式を採用することから、サーマルヘッド12がライン状に備える多数個の発熱素子27(図4参照)によって主走査方向の印字を行い、単票用紙の搬送によって生ずるサーマルヘッド12に対する単票用紙の移動によって副走査方向の印字を行う。そこで、副走査方向の印字のために、単票用紙の搬送タイミング等の検出が必要となり、本実施の形態では、このような検出のためのセンサ28が用紙搬送経路7中に配置されている。このセンサ28は、I/Oポート29を介してシステムバス23に接続されている。
【0020】
さらに、本実施の形態の熱転写プリンタ1では、外部機器から転送された印字データをインターフェース30を介して取り込み、このインターフェース30を介して取り込んだ印字データを画像データに変換して画像メモリ31に展開する。そこで、それらのインターフェース30及び画像メモリ31も、システムバス23を介してCPU19に接続されている。
【0021】
続いて、ヘッドドライバ26と二つのサーマルヘッド12a,12bとの接続について詳細に説明する。ここで、図4はヘッドドライバ26と二つのサーマルヘッド12a,12bとの接続を示す回路図である。サーマルヘッド12a,12bは、図示しない電源回路からの24Vをサーマルヘッド12a,12bの多数個の発熱素子27に選択的に印加することができるように構成されている。電圧を発熱素子27に選択的に印加するための構造として、サーマルヘッド12a,12bは、各発熱素子27に対応させて、スイッチング素子として作用するトランジスタ32を備える。そして、各トランジスタ32のオン・オフを制御するためのベースには、それぞれアンドゲート33からの出力信号が入力されるようになっている。ここで、アンドゲート33の入力側には、後述するストローブ信号STBとラッチ信号LATCHとが入力されるように構成されている。
【0022】
加えて、サーマルヘッド12a,12bには、入力されるクロック信号CLKを基準クロックとして動作するDタイプのフリップフロップ回路(FF回路)34が設けられ、このFF回路34には画像メモリ31に展開された画像データがサーマルヘッド12の1ライン分ずつシリアル入力されるように構成されている。そして、そのFF回路34にシリアル入力された1ライン分の印字データはラッチ回路35にパラレル出力されるように構成されている。各ラッチ回路35は、ラッチ信号LATCHをアンドゲート33の一方の入力端子に入力するように構成されている。
【0023】
一方、アンドゲート33のもう一方の入力端子には、ストローブ信号STBが入力される。本実施の形態においては、このようなストローブ信号STBは、STB1とSTB2との二種類が生成され、サーマルヘッド12aにおける1280個の発熱素子27にはストローブ信号STB1が共通に割当てられ、サーマルヘッド12bにおける1280個の発熱素子27にはストローブ信号STB2が共通に割当てられている。
【0024】
ヘッドドライバ26は、図4に示すように、ヘッド駆動回路26aとデータ分割回路26bとにより構成される。ヘッド駆動回路26aは、前述したラッチ信号LATCH及びストローブ信号STB1,STB2の他、基本クロック信号である16MHzのデータ転送クロック(CLK16MHz)、基本印字データであるデータ(DATA16MHz)、クロックイネーブル(CLKEN)を出力するようにCPU19に制御されている。基本印字データであるデータ(DATA16MHz)は、印字の際にほぼ同時に出力される二つのサーマルヘッド12a,12bに対するデータを合わせたものであって、より詳細には、本実施の形態のように熱履歴制御を行う場合には、サーマルヘッド12a,12bで印字する階調の1つずつのデータを示すものである。ここに、データ生成手段が実現されている。図5に示すように、データ(DATA16MHz)は、1ドット毎に時分割されており、クロックイネーブル(CLKEN)に従ってデータ転送クロック(CLK16MHz)に同期して出力される。1ライン分のデータを用いる場合においてはデータを一時的に記憶するメモリが必要となるが、このようにデータ(DATA16MHz)を1ドット毎に時分割する場合には、メモリは不要となる。
【0025】
ヘッド駆動回路26aからデータ分割回路26bに対して出力されたデータ転送クロック(CLK16MHz)は、データ分割回路26bにおいて二つの8MHzのデータ転送クロック(CLK1,CLK2)に分周される。データ転送クロック(CLK16MHz)から分周された8MHzのデータ転送クロック(CLK1)は、図5に示すように、データ転送クロック(CLK16MHz)に対して1パルス遅れで制御されている。一方、データ転送クロック(CLK16MHz)から分周された8MHzのデータ転送クロック(CLK2)は、図5に示すように、データ転送クロック(CLK1)とは周期がずらされた交互周期となるように制御されている。そして、ヘッド駆動回路26aからデータ分割回路26bに対して出力されたデータ(DATA16MHz)は、二つの8MHzのデータ転送クロック(CLK1,CLK2)に応じて二つの8MHzのデータ(DATA1,DATA2)に分割される。このようにして生成されたCLK1及びDATA1はサーマルヘッド12aに出力され、CLK2及びDATA2はサーマルヘッド12bに出力される。ここに、データ分割手段が実現されている。
【0026】
次いで、作用について説明する。まず、印字動作のためにヘッドドライバ26で行われる基本的な制御について説明する。CPU19の制御により、画像メモリ31に展開された印字データ(DATA16MHz)は、データ分割回路26bで二つの8MHzのデータ(DATA1,DATA2)に分割された後、サーマルヘッド12aまたはサーマルヘッド12bのFF回路34にそれぞれシリアル転送される。FF回路34にシリアル転送された印字データは、FF回路34からラッチ回路35にパラレル転送され、ラッチセットされる。この状態でラッチ回路35にラッチ信号LATCHが一括入力されると、印字データに基づいてラッチセットされていたラッチ回路35はラッチ信号を対応するアンドゲート33に出力する。この際、CPU19は、このようなヘッドドライバ26の動作に同期するようにストローブ信号STB1,STB2をサーマルヘッド12aまたはサーマルヘッド12bのアンドゲート33にそれぞれ出力する。これにより、アンドゲート33から出力信号が発生してトランジスタ32のベースに出力される。こうして、対応するサーマルヘッド12aまたはサーマルヘッド12bの発熱素子27に電圧が印加され、発熱素子27が発熱駆動される。ここに、駆動制御手段が実現されている。
【0027】
図6は、各サーマルヘッド12a,12bの発熱素子27に対する各種の通電制御を説明するための各ストローブ信号STB1,STB2を例示するタイミングチャートである。本実施の形態では、ストローブ信号STB1,STB2によって、熱履歴制御及びチョッパ制御が実行される。ストローブ信号STB1,STB2は、Lレベルで示される。
【0028】
「熱履歴制御」というのは、印字品質を向上させるための制御であって、各発熱素子27の過去における発熱駆動を参照して現在の通電パルス幅を規定する制御である。本実施の形態の場合、通電パルス幅、つまり、ストローブ信号STB1,STB2の幅がCPU19によって可変可能であり、ストローブ信号STB1,STB2の幅を可変制御することにより熱履歴制御を行っている。通電パルス幅は、図6に示すように15個に時分割されており(15階調)、印字パターンにより15個のうちいくつを通電するかが制御される。例えば、印字開始時においては、1〜15の階調における通電を行うが、所定領域を一様に印字するベタ印字になると時分割駆動における最長通電時間となる階調1における通電のみを行う等の制御が行われる。各階調の通電パルス幅の長さは、ヘッド温度や環境温度、使用するインクリボン等により、各サーマルヘッド12a,12bで異なるように制御されている。これにより、各サーマルヘッド12a,12b間で、通電タイミングをずらすことが可能になり、省電力化を図ることが可能になっている。なお、図6に示すように、ラッチ信号LATCHが各サーマルヘッド12a,12bで共通であるため、通電パルス幅がサーマルヘッド12a,12b間で異なる場合には、通電パルス幅の短い方は、他方の終了を待って次の階調の通電を行うことになる。
【0029】
また、時分割駆動における最長通電時間となる階調1においては、図6に示すように、時分割された通電パルス幅を更に時分割するチョッパ制御が行われる(チョッパ制御手段)。「チョッパ制御」というのは、時分割された通電パルス、つまり、ストローブ信号STB1,STB2を更に時分割する制御を意味する。これは、階調1においては発熱素子27の連続通電時間が長くなることから、サーマルヘッド12a,12bの寿命を短くしたり、あるいは、インクリボンを痛めて皺を発生させてしまったりすることを考慮した制御である。つまり、チョッパ制御を行うことで、時分割駆動における最長通電時間となる階調1において発熱素子27の連続通電時間が短縮され、これにより、サーマルヘッド12a,12bの寿命低下やインクリボンの損傷が防止されるものである。
【0030】
ここで、本実施の形態においては、チョッパ制御に関連させて、ストローブ信号STBの数を適正化するための制御と、チョッパ制御されたストローブ信号STB1とストローブ信号STB2との関係を適正化するための制御とを更に実行している。
【0031】
つまり、CPU19は、奇数ラインと偶数ラインとからなるライン毎にストローブ信号STB1とストローブ信号STB2との周期が入れ替わるように、チョッパ制御に係るストローブ信号STB1,STB2を更に時分割するという処理を実行する。したがって、図6に示すように、時分割されたストローブ信号STB1,STB2を更に時分割するチョッパ制御を行うに際し、ライン毎に各サーマルヘッド12a,12b間でチョッパ制御の周期が入れ替えられる。これにより、複数ラインの単位で見たとき、チョッパ制御によって時分割されるパルス数が各サーマルヘッド12a,12b間で均一化され、各サーマルヘッド12a,12bの発熱素子27の発熱駆動による印字濃度間に濃度差が生じなくなる。特に、階調1におけるベタ印字に有効である。
【0032】
ここに、各サーマルヘッド12a,12bに対して出力される印字データが、基本クロック信号である高周波のクロック信号を1/2分周した二つのクロック信号に応じて基本印字データである高周波の印字データを分割することにより生成される。これにより、画像メモリ31から画像データを取得する信号ラインを従来のようにサーマルヘッド12の数だけ設ける必要がなくなるので、サーマルヘッド12a,12b毎に通電のタイミングをずらすことができ、また、製造コストも抑えることができる。
【0033】
なお、チョッパ制御の周期の入れ替えは、本実施の形態のように奇数ラインと偶数ラインとの1ライン毎に限らず、2以上のライン毎であっても良い。
【0034】
さらに、ストローブ信号STBのパルス幅制御及び周期制御は、CPU19を用いたソフトウエア制御によらずにデジタル回路等のハードウエア制御によっても良く、ソフトウエア制御とハードウエア制御とのハイブリット制御であっても良い。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、ラインサーマルヘッド毎に通電のタイミングをずらすことができる。また、製造コストも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の熱転写プリンタを示す外観斜視図である。
【図2】熱転写プリンタの構成を概略的に示す縦断側面図である。
【図3】熱転写プリンタに内蔵される各部の電気的接続を示すブロック図である。
【図4】ヘッドドライバと二つのサーマルヘッドとの接続を示す回路図である。
【図5】ヘッド駆動回路から出力される信号を例示するタイミングチャートである。
【図6】各サーマルヘッドの発熱素子に対する各種の通電制御を説明するための各ストローブ信号を例示するタイミングチャートである。
【図7】従来の熱転写プリンタに内蔵される各部の電気的接続を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…ラインサーマルプリンタ、12…ラインサーマルヘッド、27…発熱素子、31…画像メモリ
Claims (6)
- ライン状に配列された多数個の発熱素子を有するラインサーマルヘッドを二つ有し、画像メモリに展開された画像データに基づいて前記各ラインサーマルヘッドの前記発熱素子を通電加熱して印刷媒体に画像を形成するラインサーマルプリンタにおいて、
基本クロック信号及び前記画像メモリに展開された画像データに基づく二つのサーマルヘッドに対するデータを合わせた基本印字データを一つのヘッド駆動回路により生成するデータ生成手段と、
前記基本クロック信号を分周して周期がずらされた交互周期となる二つのクロック信号に応じて前記基本印字データを分割し、前記各ラインサーマルヘッドに対する印字データを生成するデータ分割手段と、
このデータ分割手段により分割生成された前記印字データに基づく印字パルス信号及び二つのサーマルヘッド毎に割り当てられた二種の通電ストローブ信号に基づいて前記各ラインサーマルヘッドの前記発熱素子に対して選択的に通電することにより前記発熱素子を選択的に発熱駆動する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とするラインサーマルプリンタ。 - 前記各ラインサーマルヘッドの前記発熱素子に対する前記通電ストローブ信号は、前記各ラインサーマルヘッド間で通電パルス幅が異なることを特徴とする請求項1記載のラインサーマルプリンタ。
- 前記通電ストローブ信号を奇数ラインと偶数ラインとからなるラインごとに周期が入れ替わるように更に時分割するチョッパ制御を行うチョッパ制御手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載のラインサーマルプリンタ。
- 前記各ラインサーマルヘッド間で交互周期となるように、前記通電ストローブ信号を更に時分割するチョッパ制御を行うチョッパ制御手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載のラインサーマルプリンタ。
- 2以上の整数nライン毎に前記各ラインサーマルヘッド間の周期を入れ替えることを特徴とする請求項4記載のラインサーマルプリンタ。
- 前記チョッパ制御手段は、時分割された前記通電ストローブ信号のうち最も通電時間が長い前記通電ストローブ信号に対してチョッパ制御を行うことを特徴とする請求項3ないし5のいずれか一記載のラインサーマルプリンタ。
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