JP4992313B2 - サーマルプリンタおよびその制御方法 - Google Patents
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Description
サーマルプリンタでは印刷をする際、サーマルヘッドの、通電電圧、印刷デューティ(サーマルヘッドにおける1ドットラインの中で実際に印刷するドット数の割合)、温度、印刷パターン、印刷データの通信時間およびサーマルプリンタ内部のデータ処理に必要な時間等の、各種パラメータから成る印刷速度決定要因がある。それらのいずれかまたは組合せにおいて変化が生じたとき、サーマルヘッドの通電時間や印刷速度を変化させている。これらの印刷速度決定要因が変動することに対応して、最適な印刷品質を得られるように、サーマルヘッドの通電時間や印刷速度を調整している。サーマルプリンタの場合、紙送りしながら印刷を行うため、印刷速度は紙送り速度に等しいことになる。
印刷速度決定要因の変動に基づいて印刷速度を変化する場合に、良好な印刷品質を確保するため、様々な制御の方法が提案されている。
特許文献1で開示される制御方法は、印刷速度が上昇中および低下中において、サーマルヘッドへ供給する電気エネルギーの量を、定速中の電気エネルギーの量より多くしている。また、特許文献2に開示の制御方法では、サーマルヘッドの温度を測定して印刷速度を判定し、当該サーマルヘッドの温度と印刷速度とからストローブ信号の幅(サーマルヘッドへの通電時間、電気エネルギー)を決定している。
例えば、POS端末のサーマルプリンタでレシートを印刷する場合、レシートでは、店舗名や購買した商品名およびその値段等の購買情報の文字、並びにキャンペーン用のロゴ等が印刷される。この場合、レシートの先頭領域に対して、例えば、店舗名や購買情報等の文字印刷が先に行われ、その後にキャンペーン用のロゴ印刷が行われる。文字印刷と、その後のロゴ印刷(グラフィックデータ等の印刷)とでは、印刷デューティが大きく異なり、印刷速度も変化することとなる。つまり、文字印刷では印刷デューティが低く、印刷速度が高くなる。他方、ロゴ印刷では印刷デューティが高く、印刷速度が低くなる。このため、レシートにこれらを続けて印刷した場合、文字印刷からロゴ印刷に移行することになるが、このとき印刷速度を減速(漸減)することになる。このように、印刷デューティが高くなったときは、通電間隔(非通電時間)を長くするように印刷速度を減速する制御を行う。従来の技術では、この際、ストローブ信号(駆動信号)の幅を長くしている。しかし、図11に示すように、減速中の領域の印刷濃度が不安定になり、減速領域から低速領域(印刷速度一定)へ移行する境界部分において白スジや濃度ムラが現れることがあり、ストローブ幅の変更のみでは印刷品質を確保するのに十分ではなかった。
これは、印刷速度を変化させる場合、印刷品質が蓄熱の影響の変化を受けやすいためである。すなわち、減速する以前の高速状態では、通電間隔が短いためサーマルヘッドの冷却時間も短くなる。印刷するドット以前に通電したドットによる蓄熱の影響が大きいことになる。一方、減速状態では、通電間隔が長くなるためサーマルヘッドの冷却時間も長くなる。印刷するドット以前に通電したドットによる蓄熱の影響が小さいことになる。したがって、印刷速度の減速状態において、蓄熱の影響を考慮した印刷制御を行う必要があるが、従来、適切な制御方法が実現されていなかった。
ここで、履歴係数とは、印刷のためにサーマルヘッドの各ドットに印加する電気エネルギーの供給量を、以前のサーマルヘッドの通電履歴(印刷履歴)に基づき制御するための係数である。例えば、サーマルヘッドの各ドットが、前回(1ドット前)の印刷に使用(通電)されていた場合、そのときに供給された電気エネルギーにより各ドットは冷え切らずに蓄熱されており、その温度が電気エネルギーの供給以前の温度に戻っていない。一般のサーマルプリンタでは、次にも同一の通電時間(電気エネルギー)を加えると過剰に蓄熱されてしまい、この蓄熱の影響が文字のにじみや文字のつぶれなど印刷品質の低下の原因となる。そこで、前回の通電によるサーマルヘッドの蓄熱状況を考慮して、今回通電する電気エネルギーの量を調整(削減)する。この調整量を定める係数が履歴係数である。
また、上記印刷速度決定要因のうち、例えば印刷デューティや印刷パターン等は、ホストコンピュータからサーマルプリンタへ送られる印刷データやコマンドを解析することにより予測することができる。
(印刷速度の変速状態)
この発明において変速状態とは、印刷速度V(図3等参照)の減速または加速が所定の期間連続している状態をいう。業務用のレシートでは、上述したように、文字やロゴなどその領域毎により印刷デューティが大きく変化することが多く、文字印刷からロゴ印刷へ移行する際の当該領域の境界(例えば図3の減速領域II等)において印刷速度Vは所定の期間に亘って連続して減速される。本発明は、減速時の境界領域における印刷品質を確保しようとするものである。
この印刷品質の低下は、印刷速度Vの減速の加速度(減速の度合い)が大きいほど顕著に発生する。すなわち、印刷速度Vの減速の変化が大きく且つ減速期間が短いほど、印刷品質が低下する。なお一般的に、印刷する紙幅が大きいサーマルプリンタ1ほど、この加速度の他、イナーシャおよび回転負荷等の影響を受けやすい傾向にある。
(通電時間)
本発明では、サーマルヘッドに印加する駆動信号(ストローブ信号)の基準となる基準通電時間T(図3等参照)を、印刷速度Vの減速状態および定速状態において、一定の値に維持している。これによれば、減速状態において、基準通電時間Tの値を制御することなく、後述する履歴係数の設定値を大きくする(Q→Q´)だけで、印刷品質を確保することができる。このため、印刷速度決定要因に基づき基準通電時間Tを変更しながら、さらに履歴係数を変更し通電時間を算出するという、複雑な制御を要することなく、適切な品質の印刷を行うことができる。
(履歴係数)
履歴係数は、サーマルプリンタ1の特性、用途等に応じて予め任意に複数にわたり設定可能である。
サーマルプリンタ1では、履歴係数を、複数ドット前からの通電履歴に対応して、複数の値を設定することができるが、ここでは一番影響を与える直前の1ドットの通電履歴に対応して履歴係数を一つ(QまたはQ´)設定するものとして説明をする。
図2では、高速領域および減速領域の各領域において、2ドット前に印刷したドットがなく、1ドット前に印刷したドットがある場合の通電時間を示す。いずれの領域においても、1ドット前のドットに対しては、その直前のドット(2ドット前のドット)が印刷されておらず蓄熱がないため、基準通電時間Tの駆動信号がそのまま印加される。これに対し、これから印刷しようとするドットに対しては、その直前のドット(1ドット前のドット)が印刷されており蓄熱があるため、基準通電時間Tに履歴係数を加味した通電時間の駆動信号が印加される。
ここで、図2に示すように、本発明では、定速状態における履歴係数の設定値Qに比べて、減速状態における履歴係数の設定値Q´を大きくしている。つまり、履歴係数による電気エネルギーの調整幅(削減幅)を小さくしている。減速する場合、通電間隔が長くなるためサーマルヘッド35の冷却時間も長くなり、蓄熱の影響が小さくなる。従って、履歴係数の設定値を大きくすることで、サーマルヘッド35の履歴係数の対象となる各ドットに印加される駆動信号の通電時間の削減量を小さくし、印刷品質の向上を図ることができる。当該減速状態において、このように履歴係数を変えることにより、良好な印刷品質を確保することができる。
この履歴係数は、印刷パターン毎に、または印刷デューティに応じて設定することが好ましい。また、印刷速度Vの減速度に応じて、適切な履歴係数を設定し保存しておくことが好ましい。履歴係数を素早く取得し、反映することが可能となる。
図4は、低速領域IIIの後、加速領域IVを経て高速領域Vへ達するときの印刷速度V、基準通電時間Tおよび履歴係数の設定値Q(Q´)の関係を示している。同図の例では、加速領域IVにおける履歴係数の設定値Q´を、その直前の低速領域IIIにおける履歴係数の設定値Qより大きくした。印刷デューティが低くなったとき、印刷速度決定要因に基づいて、通電間隔(非通電時間)を短くするように印刷速度を加速する制御を行う。この場合、サーマルヘッド35は低速領域IIIが長い時間であった場合など、サーマルヘッド35が十分冷却されていることがある。この場合、印刷するドット以前に通電したドットによる蓄熱の影響が小さい。従って、履歴係数の設定値を大きくすることで、サーマルヘッドの履歴係数の対象となる各ドットに印加される駆動信号の通電時間の削減量を小さくし、印刷品質の向上を図ることができる。
図5の例は、図4の例とほぼ同様であるが、加速領域IVにおける履歴係数を、低速領域IIIにおける設定値Qと同一とした。加速領域IVにおいて、その履歴係数を、低速領域IIIの設定値Qより小さく設定することもできる。サーマルヘッド35は低速領域IIIが短い時間であった場合など、サーマルヘッド35が十分冷却されていないことがある。この場合は、履歴係数の設定値を小さくすることにより、印刷品質の向上を図ることができる。
図6の例では、図5の例とほぼ同様であるが、加速領域IVにおける基準通電時間Tを増大させている(T→T´)。同図の例において、加速領域IVの履歴係数を、低速領域IIIの履歴係数の設定値Qと異ならせることもできる。低速領域IIIにおいてサーマルヘッド35が十分冷却されている場合で、印刷デューティが非常に低い印刷パターンのとき、履歴係数Qによる通電時間の増減がほとんどないことがある。この場合、加速領域IVにおいて、基準通電時間Tを増大することにより、印刷品質を向上させることができる。
図7は、実施形態のサーマルプリンタ1の機能を説明するブロック図である。図8は、図7に示す機能を実現するためのハード構成の概略構成図である。図9は、サーマルプリンタ1の斜視図である。図10は、サーマルプリンタ1の動作を説明するためのフローチャートである。
この実施形態のサーマルプリンタ1は、サーマルヘッド35と、履歴係数設定部2と、通電時間算出部3と、印刷制御装置4(ヘッド制御部)と、印刷速度特定部5(変速状態取得部)と、設定変更部6とを備えている。
印刷速度特定部5は、印刷デューティ等の印刷速度決定要因に基づいて、印刷速度Vを取得すると共に、印刷速度Vの変速状態を取得する。例えば、外部のホストコンピュータ29から送られてくる印刷データやコマンドを解析し、印刷デューティを算出(1ドットライン毎に実際に印刷するドット数を計数)する等して、これらを取得する。また、コマンドに基づいて、印刷速度Vないし変速状態を設定してもよい。この場合、コマンドに関連した印刷速度Vの値を、印刷速度特定部5に保存してもよい。
より具体的には、印刷デューティが小さい文字情報領域からロゴや印刷デューティが最大である黒ベタなど印刷デューティが大きい印刷領域へ移行する印刷パターンにおいて説明する。取得した印刷速度Vないし変速状態が、文字情報領域では高速(定速)となる(図3の高速領域I参照)。次に、文字情報領域からロゴや黒ベタ印刷領域への移行領域では減速(漸減)となる(図3の減速領域II参照)。さらに、ロゴや黒ベタ印刷領域では低速(定速)となる(図3の低速領域III参照)。このとき、高速時において、次の移行領域の履歴係数を予め取得し用意しておくことが可能である。このように、印刷デューティに基づいて変速状態を予測することで、印刷速度が減速するときなど、履歴係数の設定変更が、実際の速度変化(減速)に対して遅れることなく、サーマルヘッド35への通電時間を的確に制御することができる。
印刷データやコマンドを解析して、印刷パターンを取得することも可能である。すなわち、印刷データやコマンドに基づいて、グラフィックデータ(いわゆるロゴや黒ベタ印刷を含む)か文字データ(文字情報)かを識別することができる。
通電時間算出部3は、基準通電時間Tと履歴係数の設定値Q(Q´)に基づいて、サーマルヘッド35に各ドットに印加する駆動信号の通電時間を算出する。すなわち、基準通電時間Tと、履歴係数の設定値Q(Q´)との積に基づいて、通電時間を算出する。例えば、Qの値は0.7、Q´の値は0.9である。このように、印刷デューティ(印刷データ)に基づいて履歴係数を設定することで、履歴係数の設定が温度変化に対して遅れることなく、サーマルヘッド35への通電時間を的確に制御することができる。この場合、サーマルヘッド35の全ドットに対して一律の設定値となる。もちろん、印刷データに基づいて各ドットの通電履歴を取得し、履歴係数をドット毎に設定するようにしてもよい。また、複数の履歴係数の組合せとしてもよい。
印刷制御装置4は、算出された通電時間に基づいて駆動信号を作成すると共に、作成した駆動信号をサーマルヘッド35に印加する。当該ドットは、駆動信号の通電時間(ストローブ信号の幅)に応じた時間発熱し、後述するプラテンローラ33との間に圧接している感熱紙37を発色させる。
設定変更部6は、印刷速度特定部5により取得された変速状態が減速状態であるとき、すなわち上記の移行領域(減速領域II)において、当該減速状態における履歴係数を、定速状態、すなわち上記の文字印刷領域(高速領域I)における履歴係数の設定値Qに比して、大きい値Q´に設定変更する。
基準通電時間Tおよび履歴係数の設定値Q,Q´の各値は、予め保存されていてもよく、またコマンドにより各値が設定され、これを保存して都度使用してもよい。
ホストコンピュータ29からネットワーク27(例えばインターネットまたはイントラネット)を介して送られてくる印刷データやコマンドが、インタフェース26により受信され、RAM19に保存される。
印刷速度演算回路13は、ROM17の所定の領域に保存された制御プログラムに基づき、RAM19に保存された印刷データやコマンドを解析して、印刷開始から印刷終了までの印刷速度Vを特定する。ROM17は、基準通電時間T、履歴係数の設定値Q,Q´等の各値を保存している。ROM17の代わりに書換可能な不揮発性メモリであるフラッシュROMを用いてもよい。
ストローブ信号演算回路15は、印刷速度演算回路13で特定された印刷速度Vに基づき、RAM19から基準通電時間Tおよび履歴係数の設定値Q(Q´)を読み出す。そして、両者を演算し、すなわち、基準通電時間Tを履歴係数で修正して、駆動信号の通電時間を調整する。サーマルヘッドドライブ23は、当該駆動信号に基づいて、サーマルヘッド35の特定ドットを発熱し、感熱紙37を発色させる。
ディスプレイ25にはサーマルプリンタ1の駆動状態などユーザにとって必要な情報が表示される。ディスプレイ25は、例えば液晶表示体またはLEDから構成される。
本実施形態のサーマルプリンタ1によれば、図1に示したように、高速領域(文字領域)から低速領域(ロゴや黒ベタ領域)に切り替える場合においても、その境界部分に白スジや濃度ムラの生じることはなかった。
Claims (5)
- 所定のパラメータから成る印刷速度決定要因に基づいて印刷速度を制御するサーマルプリンタにおいて、
ライン状に並んだサーマルヘッドの通電しようとするドット毎に少なくとも直前に通電した履歴の有無を示す通電履歴に基づき、通電時間を削減する履歴係数を設定する履歴係数設定部と、
前記通電履歴に基づき前記履歴係数を適応する対象とされた前記サーマルヘッドの通電しようとするドットに対し、前記履歴係数の設定値に基づいて、印加する駆動信号の通電時間を算出する通電時間算出部と、
算出された前記通電時間に基づいて作成した前記駆動信号を、前記履歴係数を適応する対象とされた前記サーマルヘッドの通電しようとするドットに印加するヘッド制御部と、
前記印刷速度の変速状態を取得する変速状態取得部と、
取得された前記変速状態が減速状態であるとき、当該減速状態における前記履歴係数の設定値を、当該減速状態の直前の状態における前記履歴係数の設定値に比して大きくし、前記通電時間の削減量が小さくなるように設定変更する設定変更部と、
を備えたことを特徴とするサーマルプリンタ。 - 前記通電時間算出部は、前記通電時間の基準となる所定の基準通電時間と、前記履歴係数の設定値との積に基づいて、前記通電時間を算出しており、
前記基準通電時間は、前記減速状態および前記減速状態の直前の状態において、一定の値であ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。 - 印刷データに基づいて、前記印刷速度決定要因である印刷デューティを算出する印刷デューティ算出部を、さらに備え、
前記履歴係数設定部は、算出された前記印刷デューティに基づいて、前記履歴係数を設定することを特徴とする請求項1または2に記載のサーマルプリンタ。 - 前記変速状態取得部は、前記印刷速度決定要因に基づいて、前記変速状態を取得することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のサーマルプリンタ。
- 所定のパラメータから成る印刷速度決定要因に基づいて印刷速度を制御するサーマルプリンタの制御方法において、
ライン状に並んだサーマルヘッドの通電しようとするドット毎に少なくとも直前に通電した履歴の有無を示す通電履歴に基づき、通電時間を削減する履歴係数を設定するステップと、
前記通電履歴に基づき前記履歴係数を適応する対象とされた前記サーマルヘッドの通電しようとするドットに対し、前記履歴係数の設定値に基づいて、印加する駆動信号の通電時間を算出するステップと、
前記印刷速度の変速状態を取得するステップと、
取得した前記変速状態が減速状態であるとき、当該減速状態における前記履歴係数の設定値を、当該減速状態の直前の状態における前記履歴係数の設定値に比して大きくし、前記通電時間の削減量が小さくなるように設定変更するステップと、
を備えたことを特徴とするサーマルプリンタの制御方法。
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