JP4028731B2

JP4028731B2 - 印字ヘッドの通電制御方法及びそれを用いたラインプリンタ

Info

Publication number: JP4028731B2
Application number: JP2002000868A
Authority: JP
Inventors: 正規佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2022-01-07
Also published as: JP2003200604A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印字ヘッドの通電制御方法及びそれを用いたラインプリンタに関し、特に印字記録中の動作停止を制御するようにした印字ヘッドの通電制御方法及びそれを用いたラインプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、回転可能なプラテンローラに記録用紙を介してこの記録用紙の幅とほぼ同じ大きさのサーマルヘッドを圧接させ、この状態により、プラテンローラを回転駆動させて記録用紙を搬送させながら、サーマルヘッドの複数の発熱素子を印字記録データに基づいて選択的に通電して加熱し、記録用紙に所望の印字記録を行うラインプリンタが知られている。このラインプリンタにおいては、記録用紙、例えば感熱紙に各発熱素子の熱を加えることにより印字記録する場合や、インクリボンまたはインクシートなどにインクを含有させたインクフィルムに各発熱素子の熱を加えてその溶融したインクを普通用紙である記録用紙に転写して印字記録する場合等がある。
【０００３】
このラインプリンタのサーマルヘッドには、各発熱素子の他に、各発熱素子を駆動するためのドライバＩＣが設けられている。それとともに、サーマルヘッドを貼り付けたヘッド取付板にサーマルヘッドの加熱温度を検知するサーミスタが取付けられている。
【０００４】
そして、各発熱素子を通電して加熱したときのドライバＩＣに加わる加熱温度と、その近傍に位置する上記サーミスタの検知温度とをあらかじめ測定しておき、これら加熱温度と検知温度との温度差の最大値をドライバＩＣの最大保証温度から減じた温度をラインプリンタの通電動作時の停止温度、いわゆるリミッタ温度として固定した値に設定していた。
【０００５】
これにより、サーマルヘッド全体の温度が上昇してドライバＩＣに加わる加熱温度が高くなっても、上記サーミスタにて実際に検知した温度が設定したリミッタ温度以上となった場合、ラインプリンタの印字記録動作が一旦停止して、温度上昇を防ぎながらサーマルヘッドへの通電制御が行われるので、ドライバＩＣ等が故障せず、且つ異常なく印字記録動作するようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ラインプリンタの印字記録動作の停止温度を決めるサーミスタのリミッタ温度は、上述したドライバＩＣ近傍の温度とサーミスタの検知温度との温度差が最大になる最大値を用いて設定されていたので、そのリミッタ温度の設定値が実際の文字や画像などを印字記録する際の温度差と比べてかなり大きな値に設定していて、必要以上の温度マージンを持っていた。
【０００７】
このように、サーミスタのリミッタ温度は、温度マージンが大きく実際よりかなり低い温度に設定されていたので、必要以上に印字記録動作の停止と再駆動とが繰り返し行われるので、実際に駆動している時間が短く、印字記録のトータル時間が長くかかってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ドライバＩＣの保証温度を維持しつつ、必要以上に印字記録動作が停止して、印字記録にかかるトータル時間が長くならずに印字記録することを可能としたプリンタ及びその印字ヘッドの通電制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題の少なくとも１つを解決するための第１の解決手段として、複数の駆動素子を有する印字ヘッドと、印字記録データに基づいて各駆動素子を選択的に通電して駆動するドライバＩＣと、駆動素子近傍の温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部で測定した前記通電ドット数に応じた第１温度と前記ドライバＩＣの実際の上昇温度を測定した第２温度との温度差の各データを格納した温度差テーブルとを備え、前記印字記録データの通電ドット数に応じて、前記印字ヘッドの印字記録動作を停止する温度である前記温度検知部のリミッタ温度を変化させるようにし、前記リミッタ温度は、前記温度差テーブルから前記印字記録データの通電ドット数に基づく温度差のデータを呼び出して前記ドライバＩＣの最大保証温度から前記温度差のデータを減じた温度としたものである。
【００１１】
また、第２の解決手段として、温度差テーブルを格納したメモリと、温度差テーブルから呼び出した温度差のデータをドライバＩＣの最大保証温度から減じてなるリミッタ温度を、温度検知部に設定して駆動するＣＰＵと、を有する制御部を設けたものである。
【００１２】
また、第３の解決手段として、紙送りモータと、紙送りモータの回転駆動力により回転駆動するプラテンローラと、プラテンローラを印字記録媒体を介して相対的に圧接するサーマルヘッドとを設け、サーマルヘッドは、選択的に発熱する複数の発熱素子を印字記録媒体の幅方向に整列配置するとともに、各発熱素子近傍の温度を検知するサーミスタを取付けし、各発熱素子に同時に通電する印字記録データの通電ドット数に応じて、各発熱素子を温度検知部で測定した第１温度とドライバＩＣの実際の上昇温度を測定した第２温度との温度差の各データを格納する温度差テーブルをあらかじめ設けて、サーマルヘッドに通電する際に、温度差テーブルから通電ドット数に基づく所定の前記温度差のデータを呼び出して、ドライバＩＣの最大保証温度から所定の温度差のデータを減じて設けたリミッタ温度を、サーマルヘッド全体の印字記録動作の停止温度としてその都度変化するとともに、プラテンローラを回転駆動させて印字記録媒体を搬送しながら各発熱素子を通電駆動したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態であるサーマルタイプのラインプリンタを図１乃至図４に基づいて、以下に説明する。
図１に示すように、ラインプリンタ１０は、プリンタ本体１２と、このプリンタ本体１２に対して開閉可能にしたカバー体１６とから主に構成されている。
【００１４】
プリンタ本体１２は、板金製のシャーシ１３を有していて、このシャーシ１３は、矩形状をした底板部１３ａと、この底板部１３ａの両端から略直角に上方に折り曲げられた側板部１３ｂ、１３ｃと、底板部１３ａの後方側縁部に沿って略直角に上方に折り曲げた背板部１３ｄとからなっている。
【００１５】
一方の側板部１３ｂには、ほぼ中央の上縁部をＵ字状に切り欠いたＵ溝１３ｆと、このＵ溝１３ｆに隣接して小さく切り欠き形成された切り欠き溝１３ｇとが形成されている。
【００１６】
また、他方の側板部１３ｃには、ほぼ中央の上縁部をＵ字状に切欠いたＵ溝１３ｊが形成されていて、上記Ｕ溝１３ｆに対向している。
さらに、側板部１３ｂ、１３ｃ間の底板部１３ａ上には、記録用紙の搬送をガイドする樹脂製の用紙ガイド１５が取付けられている。
【００１７】
次に、用紙ガイド１５の後方側には板金製のヘッド取付板１７が立設されていて、このヘッド取付板１７の上面（図１の正面）には一種の回路基板からなる矩形状のサーマルヘッド（印字ヘッド）１８が貼付けされて設けられている。
そして、ヘッド取付板１７は、シャーシ１３の側板部１３ｂ、１３ｃ間を橋絡して配設された金属棒状の支軸１９を介してその下縁側が揺動可能に取付けられている。
ヘッド取付板１７の一端部（図示の左側）には、Ｌ字状をした押し当て片１７ｂが延設されている。この押し当て片１７ｂは側板部１３ｂの切り欠き溝１３ｇ内に一部当接しているとともに、ほぼ全体が側板部１３の外方に突出している。
【００１８】
次に、ヘッド取付板１７と背板部１３ｄとの間には、複数のコイルばね２０が圧縮された状態で取付けられている。このコイルばね２０により支軸１９を支点として、ヘッド取付板１７の上縁側が用紙ガイド１５側へ弾性付勢され、押し当て片１７ｂを側板部１３ｂの切り欠き溝１３ｇの内縁部に常に圧接させている。
【００１９】
次に、板金製のカバー体１６は、矩形状をした平板部２７と、この平板部２７の両端からそれぞれ略直角に下方に折り曲げられた側板部２８、２９とを備えている。
側板部２８、２９間には、中心に回転軸３４ａを有するプラテンローラ３４が軸支されて取り付けられている。
また、プラテンローラ３４の回転軸３４ａの一端には、小ギヤ３６が一体に取付けられている。
【００２０】
図２に示すように、サーマルヘッド１８は、多数の発熱素子（駆動素子）１８ａ、例えば３８４個の発熱素子１８ａが記録用紙の幅方向（副走査方向）に整列配置されている。さらに、サーマルヘッド１８の上面には、上記各発熱素子１８ａの他に、各発熱素子１８ａの近傍に発熱素子駆動用の複数のドライバＩＣ２２が実装されて設けられている。
【００２１】
ヘッド取付板１７の裏面の中央には、温度検知部であるサーミスタ２４が取り付けられている。このサーミスタ２４は、サーマルヘッド１８の各発熱素子１８ａを通電して加熱されたサーマルヘッド全体の上昇温度を検知するようになっている。
なお、温度検知部はサーミスタに限定されず、例えば熱電対であってもよい。
【００２２】
次に、図１及び図３に示すように、ヘッド取付板１７の側板部１３ｃには、記録用紙をサーマルヘッド１８に搬送するための駆動モータであるステッピングモータ４４が取付けられている。
ステッピングモータ４４の回転シャフト（図示せず）には、回転駆動力を伝達する複数のギヤ群４６が取付けられている。
そして、ステッピングモータ４４の回転駆動力をギヤ群４６に噛合う上記小ギヤ３６を介してプラテンローラ３４の回転軸３４ａに伝達するようになっている。
【００２３】
次に、図３に示すように、サーミスタ２４及びステッピングモータ４４は、ラインプリンタ１０の各部の動作を制御する制御部５０と電気的に接続されている。
この制御部５０には、各部の動作の演算処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）５２と、適宜な容量のＲＯＭ、ＲＡＭなどにより形成されたメモリ５４とが設けられている。そして、メモリ５４には、少なくとも各発熱素子１８ａに対する通電駆動したり、各発熱素子１８ａを図示しないコンピュータなどの上位装置から入力された印字記録データの通電ドット数に応じて選択的に発熱させるとともに、プラテンローラ３４等を回転駆動させるためのプログラムが記憶されている。
【００２４】
次に、図４にはラインプリンタ１０の印字記録の動作を一旦停止する温度を決定する際に用いられる温度差テーブル５６の一例が示されている。
この温度差テーブル５６には、印字記録データの通電ドット数と、動作停止温度との関係を示す実測されたデータが示されている。
すなわち、この温度差テーブル５６は、印字記録データの通電ドット数（ｎ）、例えば０〜３８４ドットのうち、０、５０、１００、１５０、・・・３５０、３８４に応じて、上記通電ドット数（ｎ）で各発熱素子１８ａを通電加熱した際の、サーミスタ２４の検知温度（第１温度）と、ドライバＩＣ２２近傍の実際の上昇温度（第２温度）、いわゆるジャンクション温度との温度差（ＴΔｄ）の各データを示している。
そして、この一例では、通電ドットが約５０ドットごとに増加した際の、温度差を測定しそのデータを得て、実際の印字記録データの通電ドットがこのドット間の場合には、温度差のデータのうち、大きい方の温度差に揃えて設定している。
例えば、通電ドット数が２５の場合には、温度差（ＴΔｄ）は数値５（℃）となる。
【００２５】
なお、この温度差テーブル５６が上記制御部５０のメモリ５４内に格納されている。
また、この温度差テーブル５６の一例に限定されず、各発熱素子１８ａの通電ドット数の位置によるデータ、すなわち中央部分の発熱素子１８ａが通電ドットとなるか否か等、多くのパターンにて実測されたデータを取得しておくことにより、より精度良く温度制御が可能となる。また、固定分割や動的分割の駆動方式に対応したラインプリンタの温度差テーブルであってもよい。
【００２６】
次に、このラインプリンタ１０の通電制御方法について以下に説明する。
先ず、図示しない上位装置で文字、図形などを印刷記録するために作成された印字記録データがラインプリンタ１０に入力される。
印字記録データの通電ドットに基づいて、サーマルヘッド１８の各発熱素子１８ａに通電して加熱されると、ドライバＩＣ近傍の温度も上昇する。
【００２７】
ここで、この温度上昇分は、各発熱素子１８ａで発生した熱が金属製のヘッド取付板１７を伝わったり、放射したりして受けた熱量であり、ドライバＩＣ２２それ自体の自己発熱量とを含めた温度である。したがって、印字記録データの通電ドット数が多くなるにつれてドライバＩＣ２２近傍の温度、すなわちジャンクション温度が高くなる。
【００２８】
各発熱素子１８ａに通電ドットを加えると、各発熱素子１８ａの上昇温度やその周囲温度がサーミスタ２４により検知され、検知された温度Ｔのデータが制御部５０に送られる。
【００２９】
次に、印字記録データが制御部５０に入力すると、ＣＰＵ５２は、あらかじめメモリ５４に記憶されていた温度差テーブル５６を呼び出し、この温度差テーブル５６内の通電ドット数（ｎ）、そのときの温度差（ＴΔｄ）を解析して、最適な温度差データを求める。そして、この温度差データをドライバＩＣ２２の保証温度値（駆動動作を保証する上限値、例えば１１０℃）から減じた値をサーミスタ２４のリミッタ温度（サーマルヘッド１８全体の動作停止温度）に設定する。
【００３０】
次に、制御部５０内にて、印字記録データの通電ドットに応じてその都度設定されたサーミスタ２４のリミッタ温度を基準にして、検知された温度Ｔのデータが常に超えないように制御する。
つまり、印字記録データの通電ドットに応じて各発熱素子１８ａを選択的に通電し、その際に検知された温度Ｔのデータがサーミスタ２４のリミッタ温度を超えるとＣＰＵが判断すると、各発熱素子１８ａへの通電を止めるとともに、プラテンローラ３４を回転駆動することにより感熱紙を搬送させるステッピングモータ４４の回転駆動を停止する。
【００３１】
そして、サーミスタ２４で検知された温度がリミッタ温度以下に下がると、印字記録データの通電ドット数に基づいてその停止位置から選択的に各発熱素子１８ａを発熱して駆動を開始するとともに、プラテンローラ３４もステッピングモータ４４によって回動する。
【００３２】
このとき、上記サーミスタ２４のリミッタ温度を印字記録データの通電ドット数に応じてその都度変化させることにより、ラインプリンタ１０のサーマルヘッド１８による印字記録動作が必要以上に停止することがない。特に、図４に示す温度差テーブル５６のうち、通電ドット数が少ない場合には、上記温度マージンを少なくしてサーミスタ２４のリミッタ温度を従来と比べて高くしてもドライバＩＣ２２の保証温度に至る割合が少ないので、より長く連続して印字記録動作を行うことができる。
【００３３】
このように構成し、動作するラインプリンタ１０は、プラテンローラ３４に記録用紙（感熱紙）を介してサーマルヘッド１８を圧接させ、この圧接状態でプラテンローラ３４を回転駆動させるとともに、感熱紙を搬送させながら、サーマルヘッド１８の複数の発熱素子１８ａに通電し、印字記録データに基づいて選択的に発熱して駆動する。よって、感熱紙を発色させて所望の印字記録を得ることができる。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、あらかじめ用意した温度差テーブル５６によってＣＰＵ５２が演算して解析することにより、各発熱素子１８ａが印字記録可能な温度に到達するまでの通電時間を連続して印刷記録を行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態のラインプリンタ１０においては、車載用などの高温（約８５℃）でも使用できる。すなわち、温度差テーブル５６をあらかじめ設ける際に、その温度差テーブル５６の温度差データを実際に車内における環境下にて、多くのパターンの実測値を設けることにより可能となる。
したがって、このラインプリンタ１０は、従来のラインプリンタのように、印字記録動作時にすぐに一旦停止することなく、より一層長く駆動させることができ、全体のスループットを向上させることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、サーマルタイプのラインプリンタだけでなく、インクジェット式のラインプリンタにおける、印字ヘッドの各駆動素子を通電制御するものであってもよい。
また、温度差テーブル５６に、各発熱素子１８ａの通電ドットが通電する位置に応じた、第１温度と第２温度との温度差のデータをも測定することにより、より一層精度良くサーマルヘッド１８の通電制御を行うことができる。例えば、通電ドット数が同じであっても、その通電ドットが１箇所に集中する場合と、分散する場合等、発熱素子１８ａの通電位置を考慮した多くのパターンについて温度差テーブルを取得してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明のラインプリンタは、印字ヘッドの通電制御方法として、複数の駆動素子を有する印字ヘッドと、印字記録データに基づいて前記各駆動素子を選択的に通電して駆動するドライバＩＣと、前記各駆動素子近傍の温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部で測定した前記通電ドット数に応じた第１温度と前記ドライバＩＣの実際の上昇温度を測定した第２温度との温度差の各データを格納した温度差テーブルとを備え、前記印字記録データの通電ドット数に応じて、前記印字ヘッドの印字記録動作を停止する温度である前記温度検知部のリミッタ温度を変化させるようにし、前記リミッタ温度は、前記温度差テーブルから前記印字記録データの通電ドット数に基づく温度差のデータを呼び出して前記ドライバＩＣの最大保証温度から前記温度差のデータを減じた温度としたことにより、印字記録データの通電ドット数、及びその発熱素子における位置に応じた適切な温度を温度検知部の温度に設定するので、少ない温度マージンでより長い時間連続して印字記録動作を可能とし、その結果として、印字記録時のスループットを向上させることができるし、あらかじめ温度差テーブルをいろいろな条件に対応した温度差データとなるので、ドライバＩＣをその保証温度内に制御するとともに、必要以上に温度マージンを採らずに、印字記録動作を確実に制御することができる。
【００３９】
また、本発明のラインプリンタは、温度差テーブルを格納したメモリと、温度差テーブルから呼び出した温度差のデータをドライバＩＣの最大保証温度から減じてなるリミッタ温度を、温度検知部に設定して駆動するＣＰＵと、を有する制御部を設けたことにより、温度差の各データを有する温度差テーブルをあらかじめ設け、適時その各データを呼び出すことができるので、この制御部によって印字記録動作をより精度よく制御することができる。
【００４０】
また、本発明のラインプリンタは、紙送りモータと、紙送りモータの回転駆動力により回転駆動するプラテンローラと、プラテンローラを印字記録媒体を介して相対的に圧接するサーマルヘッドとを設け、サーマルヘッドは、選択的に発熱する複数の発熱素子を印字記録媒体の幅方向に整列配置するとともに、各発熱素子近傍の温度を検知するサーミスタを取付けし、各発熱素子に同時に通電する印字記録データの通電ドット数と、ドライバＩＣの上昇温度を測定した第１温度と各発熱素子を温度検知部で測定した第２温度との温度差の各データを格納する温度差テーブルをあらかじめ設けて、サーマルヘッドを通電する際に、温度差テーブルから通電ドット数に基づく所定の前記温度差のデータを呼び出して、ドライバＩＣの最大保証温度から所定の温度差のデータを減じて設けたリミッタ温度を、サーマルヘッド全体の印字記録動作の停止温度としてその都度変化させるとともに、プラテンローラを回転駆動させて印字記録媒体を搬送しながら各発熱素子を通電駆動したことにより、車載などの高温となる悪環境下において、ドライバＩＣの周囲温度がより上昇する場合であっても、必要以上にサーミスタの設定温度を下げずに印字記録動作を行うことができるので、少ない温度マージンでより一層の長い時間を印字記録動作することができ、よって全体のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるラインプリンタの全体斜視図である。
【図２】上記ラインプリンタのサーマルヘッドの概略斜視図である。
【図３】上記ラインプリンタのサーマルヘッドへの通電制御を説明するための説明図である。
【図４】上記ラインプリンタのサーマルヘッドの通電制御における温度差テーブルの一例である。
【符号の説明】
１０ラインプリンタ
１８サーマルヘッド（印字ヘッド）
１８ａ発熱素子（駆動素子）
２２ドライバＩＣ
２４サーミスタ（温度検知部）
３４プラテンローラ
４４紙送りモータ
５０制御部
５２ＣＰＵ
５４メモリ
５６温度差テーブル
ＴΔｄ温度差のデータ

Claims

複数の駆動素子を有する印字ヘッドと、印字記録データに基づいて前記各駆動素子を選択的に通電して駆動するドライバＩＣと、前記各駆動素子近傍の温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部で測定した前記通電ドット数に応じた第１温度と前記ドライバＩＣの実際の上昇温度を測定した第２温度との温度差の各データを格納した温度差テーブルとを備え、前記印字記録データの通電ドット数に応じて、前記印字ヘッドの印字記録動作を停止する温度である前記温度検知部のリミッタ温度を変化させるようにし、前記リミッタ温度は、前記温度差テーブルから前記印字記録データの通電ドット数に基づく温度差のデータを呼び出して前記ドライバＩＣの最大保証温度から前記温度差のデータを減じた温度としたことを特徴とする印字ヘッドの通電制御方法。
前記温度差テーブルを格納したメモリと、前記温度差テーブルから呼び出した前記温度差のデータを前記ドライバＩＣの最大保証温度から減じてなる前記リミッタ温度を、前記温度検知部に設定して駆動するＣＰＵと、を有する制御部を設けたことを特徴とする請求項１記載の印字ヘッドの通電制御方法を用いたラインプリンタ。
紙送りモータと、該紙送りモータの回転駆動力により回転駆動するプラテンローラと、該プラテンローラを印字記録媒体を介して相対的に圧接するサーマルヘッドとを設け、
前記サーマルヘッドは、選択的に発熱する複数の発熱素子を印字記録媒体の幅方向に整列配置するとともに、該各発熱素子近傍の温度を検知するサーミスタを取付けし、
前記各発熱素子に同時に通電する印字記録データの通電ドット数に応じて、前記各発熱素子を前記温度検知部で測定した第１温度と前記ドライバＩＣの実際の上昇温度を測定した第２温度との温度差の各データを格納する温度差テーブルをあらかじめ設けて、
前記サーマルヘッドに通電する際に、前記温度差テーブルから前記通電ドット数に基づく所定の前記温度差のデータを呼び出して、前記ドライバＩＣの最大保証温度から所定の前記温度差のデータを減じて設けたリミッタ温度を、前記サーマルヘッド全体の印字記録動作の停止温度としてその都度変化するとともに、前記プラテンローラを回転駆動させて前記印字記録媒体を搬送しながら前記各発熱素子を通電駆動したことを特徴とするラインプリンタ。