JP4921650B2 - サーマルプリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商店に置かれるレジスタ等の卓上型電子装置あるいは携帯型の各種情報機器などに搭載される小型のサーマルプリンタに関し、特に印字速度の高速化と電源容量の抑制を両立させることのできるサーマルプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルプリンタは、例えば図４に示すように、プラテン１０を回転させて印字用紙Ｐを送り、複数の発熱素子を備えるサーマルヘッド２０に通電して所望の発熱素子を発熱させて印字を行うように構成されている。なお、プラテン１０は図示しない紙送りモータによりギヤを介して駆動される。
【０００３】
ところで、サーマルプリンタには一般的に紙ガイド機構が設けられており、用紙規制板３０１の幅を印字用紙Ｐの幅に合わせて変更できるようになっている。
【０００４】
紙ガイド機構３０は、例えば図５に示すような構成となっている。図５は、紙ガイド機構の構成例を示す斜視図である。図５において、符号３０２は用紙Ｐを保持するホッパー底板であり、ホッパー底板３０２には、用紙Ｐの両側縁をそれぞれ案内する用紙規制板３０１が連動手段Ａを介して幅方向に互いに接近あるいは離間自在に配置されている。連動手段Ａは、ホッパー底板３０２に用紙規制板３０１の移動方向に沿って幅方向のガイド長孔３０３ が形成され、両用紙規制板３０１に各ガイド長孔３０３を介してホッパー底板３０２の下面側にそれぞれ幅方向のラック板３０４が互いに平行に設けられている。これらのラック板３０４は、対向面にそれぞれ形成されたラック歯３０４ａが、ラック板３０４間に回転自在に設けられたピニオン３０５に係合されて互いに連動して、両用紙規制板３０１を互いに同量ずつ相対方向に接近移動あるいは離間移動するように構成されている。
【０００５】
この紙ガイド機構３０に設けられる紙幅検知装置４０は、一方の前記ラック板３０４に紙幅検知板４０１が設けられ、複数の紙幅検出位置に紙幅検知板４０１を検出可能な光センサ４０２ａ 〜４０２ｃ がそれぞれ配置されている。これにより、用紙Ｐの幅に合わせて移動される用紙規制板３０１に従って紙幅検知板４０１が移動し、この紙幅検知板４０１を光センサ４０２ａ〜４０２ｃの何れかが検出することにより、用紙Ｐの幅を検知することができる。
【０００６】
このように、紙ガイド機構３０は、用紙規制板３０１の幅を印字用紙Ｐの幅に合わせて変更できるようになっているのに対して、サーマルヘッド２０およびプラテン１０の幅は最も広い紙幅に合わせた固定的なものとなっている。
【０００７】
また、プラテンの駆動モータについては、最もトルクが必要なときに合わせて駆動電流が予め決められており、サーマルヘッドについては、プリンタ全体の電流容量から各種回路や各種モータに必要な電流量を差し引いた残りの電流容量を超えないようにヘッドの分割数が予め決められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、電源として定格が２４Ｖ，２．５ＡであるＡＣアダプターを用いると想定し、制御回路で０．１Ａ、紙送りモータで０．４Ａの電流を消費する場合には、サーマルヘッド２０に通電できる電流は２．５−（０．１＋０．４）＝２．０Ａとなる。ここで、サーマルヘッド２０は、１ライン６４０ドットの発熱素子を備え、１ドットの抵抗値が８００Ωである場合に、１ドットあたりの消費電流は２４／８００＝０．０３Ａとなる。よって、同時に通電できるドット数は、２．０／０．０３≒６６である。なお、８ドット毎の方が印刷処理に適しているので８×８＝６４ドットずつ印字することが多い。
【０００９】
この条件で紙幅が比較的広い印字用紙に黒ベタ印刷（例えば横６４０ドット必要）をするには、６４０／６４＝１０回に分割して印刷する必要があり、印字速度が比較的遅かった。
【００１０】
即ち、上記従来のサーマルプリンタにあっては、印字用紙の紙幅が広い場合には、サーマルヘッドに必要な電流容量が増えて消費電力が増加したり、あるいはサーマルヘッドの分割数が増えて印刷速度が低下するという問題がある。
【００１１】
一方、紙送りモータの消費電流に着目すると、比較的紙幅が広い場合（横６４０ドット）には、例えば０．１６７Ａであるが、比較的紙幅が狭い場合（横４３２ドット）には、例えば０．４Ａを消費する。これは、印字用紙の紙幅が狭い場合には、サーマルヘッドとプラテンが直に接触する面積が増えて摩擦が大きくなり、モータの駆動に必要な電流容量が増えるためである。
【００１２】
そのため、従来の紙幅可変なサーマルプリンタにおいては、必要な電源容量を、印字用紙の紙幅が最も広いときに合わせたサーマルヘッド駆動電流と、紙幅が最も狭いときのモータ駆動電流に適合させたものとしなければならず、プリンタの設計の自由度が低くなるという問題があった。即ち、印字速度を高速化しようとすると、サーマルヘッドの分割数を余り増やせないので大きな電源（ＡＣアダプター）が必要となり、逆に電源容量を抑えようとすると、印字用紙の紙幅が広いほど分割数を増やす必要があるため印字速度が遅くなってしまい、印字速度の高速化と電源容量の抑制という相反する条件を満たすサーマルプリンタの設計が難しかった。
【００１３】
この発明は、上記問題点を解決すべく案出されたものであり、印字速度の高速化と電源容量の抑制を両立させることのできるサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るサーマルプリンタは、サーマルヘッド（２０）の複数の発熱素子を選択的に通電することによって、紙送りモータ（Ｍ）の駆動力により回動されるプラテン（１０）を介して前記サーマルヘッドに対して移送されてくる印刷用紙（Ｐ）上に所望の印刷を行うサーマルプリンタであって、前記印字用紙の紙幅が狭い場合には前記紙送りモータの駆動電流を増加させると共に前記サーマルヘッドの電流を減少させ、前記印字用紙の紙幅が広い場合には紙送りモータの駆動電流を減少させると共に前記サーマルヘッドの電流を増加させるように制御する制御手段（制御回路Ｃ）を備えるようにした。
【００１５】
これにより、印字用紙の紙幅が比較的狭い場合には、サーマルヘッドの電流を減少させた分だけ紙送りモータの駆動電流を増加させることができるため、紙送りモータのトルクを大きくして印刷速度の高速化を図ることができる。また、印字用紙の紙幅が比較的広い場合には、紙送りモータの駆動電流を減少させた分だけサーマルヘッドの電流を増加させることができるため、サーマルヘッドの駆動分割数を減らして印刷速度の高速化を図ることができる。また、紙送りモータとサーマルヘッドを駆動させる電流量を紙幅に合わせて増減させることにより、プリンタ全体で消費される電流を抑えることができ、電源容量を低く抑えることができ、ひいては小型のＡＣアダプターを用いることによりサーマルプリンタの小型化に寄与することができる。
【００１６】
また、前記印字用紙の紙幅を検出する紙幅検出手段を備え、前記制御手段は該紙幅検出手段からの信号に基づいて紙幅の広狭を判別するようにしてもよい。これにより、印字用紙をセットするだけで、自動的に紙幅の広狭を判別して紙送りモータとサーマルヘッドを駆動させる電流量を制御することが可能となる。なお、前記紙幅検出手段は、光センサで構成することができる。
【００１７】
また、前記印字用紙の紙幅の情報を予め格納した紙幅情報記憶手段と、該紙幅情報記憶手段に格納されている紙幅情報を選択する選択スイッチ手段とを備え、前記制御手段は、該選択スイッチ手段によって選択された紙幅情報に基づいて紙幅の広狭を判別するようにしてもよい。これにより、操作者が印字用紙の種類を確認し、その印字用紙に合った紙幅を選択スイッチ手段によって選択すると制御手段が記憶している情報に基づいて紙送りモータとサーマルヘッドを駆動させる電流量を決定して制御することが可能となる。
【００１８】
なお、印字用紙の紙幅と紙送りモータおよびサーマルヘッドの駆動電流の最適値の関係は、種々の紙幅の印字用紙を用いた実験により定めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るサーマルプリンタＰの制御系の概略構成を示すブロック図である。
【００２１】
なお、サーマルプリンタＰは、前出の図４に示すように、紙送りモータ（図示せず）を駆動させてプラテン１０を回転させて印字用紙Ｐを送り、複数の発熱素子を備えるサーマルヘッド２０に通電して所望の発熱素子を発熱させて印字を行うように構成されている。また、サーマルプリンタＰは、「従来の技術」の項で図５を参照して詳述したのと同様の構成の紙ガイド機構３０を備えている。
【００２２】
サーマルプリンタＰを構成するプリンタユニット５００は、図１に示すように、制御回路Ｃと、該制御回路Ｃによって制御されるサーマルヘッド２０と紙送りモータＭとを少なくとも備えている。プリンタユニット５００には外部から電源を供給するＡＣアダプター２が接続されている。本実施形態では、ＡＣアダプター２として容量２４Ｖ，２．５Ａのものを用いる。
【００２３】
制御回路Ｃは、図２のブロック図に示すように、全体の制御を統括するＣＰＵ（中央演算処理装置）１００と、該ＣＰＵ１００に接続されるヘッド制御回路Ｃ１とモータ制御回路Ｃ２を備え、ヘッド制御回路Ｃ１はサーマルヘッド２０の電流量を、モータ制御回路Ｃ２は紙送りモータＭの電流量をそれぞれ個別に制御するようになっている。
【００２４】
また、ＣＰＵ１００には、印字用紙Ｐの紙幅の情報をテーブルとして予め格納した紙幅情報記憶手段としての紙幅設定用EEPROM１０１と、この紙幅設定用EEPROM１０１に格納されている紙幅情報を選択する選択スイッチ手段としての紙幅設定スイッチ１０２とを備えている。紙幅設定スイッチ１０２は、例えばディップスイッチ等で構成することができる。紙幅設定スイッチ１０２により設定できる紙幅は、例えば紙幅の狭い順に「狭い」＜「少し狭い」＜「少し広い」＜「広い」の４段階とすることができる。なお、設定できる紙幅は、５段階や６段階など任意の段階に分けることが可能である。また、上述のように「狭い」等の大まかな感覚で分ける場合限らず、１００ｍｍ〜１２０ｍｍなど、具体的な紙幅の範囲で分けるようにしてもよい。
【００２５】
これにより、操作者が印字用紙Ｐの種類を確認し、その印字用紙Ｐに合った紙幅を紙幅設定スイッチ１０２を操作して選択することにより紙送りモータＭとサーマルヘッド２０を駆動させる電流量を制御することが可能となる。
【００２６】
なお、印字用紙Ｐの紙幅と紙送りモータＭおよびサーマルヘッド２０の駆動電流の最適値の関係は、種々の紙幅の印字用紙を用いた実験により定め、テーブル形式のデータとして紙幅設定用EEPROM１０１に格納しておくこととなる。
【００２７】
次に、図３および表１を参照して、ＣＰＵ１００およびモータ制御回路Ｃ２による紙送りモータＭの制御例を説明する。
【００２８】
図３は、モータ制御回路Ｃ２とＣＰＵ１００と紙送りモータＭとの接続を示すブロックである。
【００２９】
図３に示すようにモータ制御回路Ｃ２は、ＣＰＵ１００に接続される入力端子Ｉ１，Ｉ２，ＰＨ１，ＰＨ２と、紙送りモータＭに接続される出力端子Ａ，Ｂ，ｎＡ，ｎＢとを備えている。
【００３０】
ＣＰＵ１００は、紙幅設定スイッチ１０２の設定（「狭い」，「少し狭い」，「少し広い」，「広い」）に基づいて入力端子Ｉ１，Ｉ２に印加する信号を変化させる。その場合のモータ駆動電流値の設定例を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１によれば、紙幅設定として「広い」が選択され入力端子Ｉ１，Ｉ２に印加する信号が（Ｈ，Ｈ）となった場合には、紙幅設定として「少し広い」が選択され出力端子Ａ，Ｂに出力されるモータ駆動電流は１００ｍＡ、信号が（Ｌ，Ｈ）となった場合には、出力端子Ａ，Ｂに出力されるモータ駆動電流は１６７ｍＡ、紙幅設定として「少し狭い」が選択され信号が（Ｈ，Ｌ）となった場合には、出力端子Ａ，Ｂに出力されるモータ駆動電流は２６７ｍＡ、紙幅設定として「狭い」が選択され信号が（Ｌ，Ｌ）となった場合には、出力端子Ａ，Ｂに出力されるモータ駆動電流は４００ｍＡをそれぞれ出力して、紙送りモータＭを駆動させる。
【００３３】
そして、紙幅設定スイッチ１０２の設定に基づいて決定されたモータ駆動電流に基づいて、サーマルヘッド２０の駆動電流も決定される。
【００３４】
即ち、前記制御回路Ｃで消費される電流が０．１Ａであるとすると、モータ駆動電流が１００ｍＡの場合には、２．５−０．１−０．１＝２．３Ａ、モータ駆動電流が１６７ｍＡの場合には、２．５−０．１−０．１６７＝２．２３３Ａ、モータ駆動電流が２６７ｍＡの場合には、２．５−０．１−０．２６７＝２．１３３、モータ駆動電流が４００ｍＡの場合には、２．５−０．１−０．４＝２．０Ａにそれぞれ決定される。
【００３５】
ここで、サーマルヘッド２０は、１ライン６４０ドットの発熱素子を備え、１ドットの抵抗値が８００Ωである場合に、１ドットあたりの消費電流は２４／８００＝０．０３Ａとなる。
【００３６】
よって、例えば、印字用紙Ｐの紙幅が「少し広い」に設定された場合（モータ駆動電流が１６７ｍＡ）には、同時に通電できるドット数は、２．２３３／０．０３≒７４である。なお、８ドット毎の方が印刷処理に適しているので８×９＝７２ドットずつ印字する。
【００３７】
この条件で紙幅が比較的広い印字用紙に黒ベタ印刷（例えば横６４０ドット必要）をする場合に、６４０／７２＝９回（小数点以下切り上げ）の分割で印刷できる。
【００３８】
このように本実施形態に係るサーマルプリンタのサーマルヘッドの分割数（９回）を、「発明が解決しようとする課題」の項で述べた従来のサーマルプリンタにおける分割数（１０回）と比較すると、分割数を１０％低減することができ、その分だけ印字速度を１０％速くすることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、印字用紙Ｐの紙幅の情報をテーブルとして予め格納した紙幅設定用EEPROM１０１と、この紙幅設定用EEPROM１０１に格納されている紙幅情報を選択する紙幅設定スイッチ１０２とにより、操作者が紙幅設定スイッチ１０２を操作して印字用紙の紙幅を設定する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば図５に示す光センサ４０２ａ 〜４０２ｃからの信号に基づいて自動的に紙幅を検出し、その検出結果に基づいてサーマルヘッド２０の電流量と、紙送りモータＭの電流量を制御するようにしてもよい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係るサーマルプリンタによれば、印字用紙Ｐの紙幅が比較的狭い場合には、サーマルヘッド２０の電流を減少させた分だけ紙送りモータＭの駆動電流を増加させることができるため、紙送りモータＭのトルクを大きくして印刷速度の高速化を図ることができる。また、印字用紙Ｐの紙幅が比較的広い場合には、紙送りモータＭの駆動電流を減少させた分だけサーマルヘッド２０の電流を増加させることができるため、サーマルヘッド２０の駆動分割数を減らして印刷速度の高速化を図ることができる。また、紙送りモータＭとサーマルヘッド２０を駆動させる電流量を紙幅に合わせて増減させることにより、プリンタ全体で消費される電流容量を抑えることができ、電源容量を低く抑えることができ、ひいては小型のＡＣアダプターを用いることによりサーマルプリンタの小型化に寄与することができる。
【００４１】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るサーマルプリンタは、サーマルヘッドの複数の発熱素子を選択的に通電することによって、紙送りモータの駆動力により回動されるプラテンを介して前記サーマルヘッドに対して移送されてくる印刷用紙上に所望の印刷を行うサーマルプリンタであって、前記印字用紙の紙幅が狭い場合には前記紙送りモータの駆動電流を増加させると共に前記サーマルヘッドの電流を減少させ、前記印字用紙の紙幅が広い場合には紙送りモータの駆動電流を減少させると共に前記サーマルヘッドの電流を増加させるように制御する制御手段を備えるようにしたので、印字用紙の紙幅が比較的狭い場合には、サーマルヘッドの電流を減少させた分だけ紙送りモータの駆動電流を増加させることができるため、紙送りモータのトルクを大きくして印刷速度の高速化を図ることができ、印字用紙の紙幅が比較的広い場合には、紙送りモータの駆動電流を減少させた分だけサーマルヘッドの電流を増加させることができるため、サーマルヘッドの駆動分割数を減らして印刷速度の高速化を図ることができるという効果がある。
【００４３】
また、紙送りモータとサーマルヘッドを駆動させる電流量を紙幅に合わせて増減させることにより、プリンタ全体で消費される電流容量を抑えることができ、電源容量を低く抑えることができ、ひいては小型のＡＣアダプターを用いることによりサーマルプリンタの小型化に寄与することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したサーマルプリンタの制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用したサーマルプリンタの制御回路Ｃの概略構成を示すブロック図である。
【図３】モータ制御回路Ｃ２とＣＰＵ１００と紙送りモータＭとの接続を示すブロックである。
【図４】サーマルプリンタの概略構成を示す斜視図である。
【図５】サーマルプリンタの紙ガイド機構３０の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ プリンタユニット
２ ＡＣアダプター（電源）
１０ プラテン
２０ サーマルヘッド
３０ 紙ガイド機構
１００ ＣＰＵ
１０１ 紙幅設定用ＥＥＰＲＯＭ
１０２ 紙幅設定スイッチ
Ｃ 制御回路
Ｃ１ ヘッド制御回路
Ｃ２ モータ制御回路
Ｍ 紙送りモータ
４０２ａ 〜４０２ｃ 光センサ

Claims (2)

1. サーマルヘッドの複数の発熱素子を選択的に通電することによって、紙送りモータの駆動力により回動されるプラテンを介して前記サーマルヘッドに対して移送されてくる印字用紙上に所望の印刷を行うサーマルプリンタであって、
   前記印字用紙の紙幅の広狭を検出する紙幅検出手段を備え、該紙幅検出手段により狭い紙幅の検出信号が出力された時、前記紙送りモータの駆動電流を増加させると共に前記サーマルヘッドの電流を減少させ、広い紙幅の検出信号が出力された時、前記紙送りモータの駆動電流を減少させると共に前記サーマルヘッドの電流を増加させる制御手段を備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。
2. 前記紙幅検出手段は、光センサで構成されることを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリンタ。

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