JP6293489B2 - プリンタ装置の制御方法及びプリンタ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プリンタ装置の制御方法及びプリンタ装置に関する。
レシート等を発行するプリンタは、商店等のレジスタ、銀行等におけるATM(Automated Teller Machine)やCD(Cash dispenser)等の用途に幅広く用いられている。レシート等を発行するプリンタは、記録紙となる感熱紙を搬送しながらサーマルヘッド等により記録紙に印字等を行ない、所定の長さまで記録紙を搬送した後、カッターで所定の長さで記録紙を切断するものである。
このようなプリンタ装置においては、例えば、プリンタ本体部と、プリンタ本体部に回転可能な状態で支持された蓋部が設けられており、この蓋部を開くことによりプリンタ本体部に、ロール状に巻かれた記録紙を設置することができる。この場合、例えば、サーマルヘッド等は、プリンタ本体部に設置されており、プラテンローラは蓋部に設置されており、蓋部を閉じることにより、記録紙はサーマルヘッド等とプラテンローラに間に挟まれる。このようにサーマルヘッド等とプラテンローラに間に記録紙が挟まれた状態で、記録紙にサーマルヘッド等による印字がなされる。
ところで、サーマルヘッド等が用いられているプリンタ装置としては、小型で容易に持ち運びのできるモバイルプリンタがある。このようなモバイルプリンタは、例えば、発券やレシート等の発行に用いられており、高い携帯性の観点から、電池による駆動が一般的であり、モバイルプリンタに用いられる電池としては、リチウムイオン電池等がある。
特開平10−250130号公報 特開2004−210444号公報 特開2008−30253号公報
ところで、リチウムイオン電池等の電池に蓄えられている電力は有限であり、電力消費するに伴い、電圧低下が生じる。プリンタ装置においては、所定の電圧以下になると、印字等をすることができなくなるため、プリンタ装置に最大となる電流負荷をかけた場合に所定の電圧以下になると、印字をすることができなくなるような制御が一般的に行なわれている。
しかしながら、モバイルプリンタの場合、高い携帯性を得るため電池駆動であることから、可能な限り長時間印字をすることができるものが好ましい。
よって、電池を用いたプリンタ装置において、できるだけ長期間印字をすることが可能なプリンタ装置、例えば、プリンタ装置に最大となる電流負荷をかけた場合に、所定の電圧以下となっても、可能な限り印字を行なうことのできるプリンタ装置の制御方法及びプリンタ装置が求められている。
本実施の形態の一観点によれば、記録紙に印字を行なう複数の発熱素子を有するプリントヘッドと、前記記録紙を搬送する搬送用モータと、前記プリントヘッド及び前記搬送用モータの制御を行なう制御部と、電力を供給す電源の電圧を測定する電圧測定部と、を有するプリンタ装置の制御方法において、前記発熱素子に電流を流す前に前記電池の電圧値Vを測定し、前記測定された前記電池の電圧値Vと、前記電池の終止電圧値VEと、前記電源の内部抵抗値Riと、前記プリントヘッドにおける発熱素子の抵抗値Rhと、前記搬送用モータに流れる電流値Imに基づき、前記プリントヘッドにおいて使用可能な発熱素子の個数Nを算出し、前記算出された個数Nの発熱素子を用いて前記記録紙に印字を行なうことを特徴とする。
本発明によれば、電池を用いたプリンタ装置において、できるだけ長期間印字をすることが可能なプリンタ装置を提供することができる。
本実施の形態におけるプリンタ装置の外観の斜視図 本実施の形態におけるプリンタ装置の構成図 電池の放電特性図 本実施の形態におけるプリンタ装置の制御方法のフローチャート(1) 本実施の形態におけるプリンタ装置の制御方法のフローチャート(2) 本実施の形態におけるプリンタ装置の電圧と電流と抵抗の説明図
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
(プリンタ装置)
本実施の形態におけるプリンタ装置について、図1及び図2に基づき説明する。尚、図1は、本実施の形態におけるプリンタ装置の外観斜視図であり、図2は、本実施の形態におけるプリンタ装置の構成図である。本実施の形態におけるプリンタ装置は、プリントヘッドとなるサーマルヘッド10、プラテンローラ20、搬送用モータ30、回路部40、電源となる電池50等を有している。
図2に示されるように、サーマルヘッド10には、印字を行なうための複数の発熱素子11が配列されている。発熱素子11には、各々の発熱素子11に電流を流し発熱させるため発熱素子駆動回路12が設けられており、発熱素子駆動回路12に接続されているラッチ13、ラッチ13に接続されているシフトレジスタ14が設けられている。また、サーマルヘッド10における温度を測定するためのサーミスタ15等が設けられている。尚、ラッチ13及びシフトレジスタ14は、例えば、IC(Integrated Circuit)化されており、サーマルヘッド10に取り付けられている。
回路部40には、制御部となるMCU(Micro Control Unit)41、駆動用モータ制御回路42、インターフェース回路43、DC−DCコンバータ44、揮発性メモリ45、不揮発性メモリ46が設けられている。また、MCU41には、電池50における電圧の値を測定するための電圧測定部47となるADコンバータが設けられており、電圧値をアナログ信号として検出した後、デジタル信号に変換する。尚、電圧測定部47は、MCU41の外に設けられていてもよい。また、電池50には、電池50における温度を測定するためのサーミスタ51が設置されている。
本実施の形態におけるプリンタ装置は、電池駆動により駆動させるものであり、電池50からの電力は、MCU41、サーマルヘッド10、DC−DCコンバータ44等に供給されている。
MCU41からは、シフトレジスタ14にシリアル信号が入力しており、ラッチ13にラッチ信号が入力している。電流を流す発熱素子11を選択するため、シフトレジスタ14には、シリアル信号が入力され、例えば、電流を流す場合には1、電流を流さない場合には0の設定がなされる。シリアル信号は、例えば、クロック同期のシリアル通信によりデータが転送されている。シフトレジスタ14に入力したシリアル信号は、シフトレジスタ14において並列信号に変換され、ラッチ13において入力したラッチ信号により、信号が確定する。この後、発熱素子駆動回路12を駆動することにより、所定の発熱素子11に電流を流し発熱させて、印字を行なう。サーマルヘッド10による印字は、インクリボンを用いて、記録紙に印字を行なってもよく、また、記録紙として感熱紙を用いて印字を行なってもよい。
記録紙の搬送は、搬送用モータ30によりプラテンローラ20を回転させることにより行なう。例えば、記録紙は、サーマルヘッド10とプラテンローラ20との間に挟まれた状態で印字がなされ、プラテンローラ20が回転することにより、記録紙が搬送される。
MCU41は、本実施の形態におけるプリンタ装置の全体の制御、各種演算等を行なう。例えば、シリアルデータの入出力機能、内蔵するクロックによるタイマ機能、揮発性メモリ45及び不揮発性メモリ46へのリード/ライト機能等を備えている。また、MCU41は、駆動用モータ制御回路42を介し、搬送用モータ30の回転を制御することができ、搬送用モータ30を回転させることにより、プラテンローラ20を回転させて、記録紙を搬送することができる。
電池50に接続されているDC−DCコンバータ44により、電池50における電圧は、回路部40における揮発性メモリ45等、サーマルヘッド10におけるラッチ13、シフトレジスタ14等を駆動するためのIC駆動用電圧に変換される。
また、サーマルヘッド10に設けられているサーミスタ15、及び、電池50に接続されているサーミスタ51は、温度により抵抗値が変化する。よって、サーミスタ15に不図示の固定抵抗を接続し、固定抵抗により分圧された電圧をMCU41に設けられている電圧測定部47となるADコンバータにより測定し、サーミスタ15の抵抗値を測定してもよい。同様に、サーミスタ51に不図示の固定抵抗を接続し、固定抵抗により分圧された電圧をMCU41に設けられている電圧測定部47となるADコンバータにより測定し、サーミスタ51の抵抗値を測定してもよい。これにより、サーミスタ15及びサーミスタ51の設置されている部分の温度を測定することができる。
尚、本実施の形態におけるプリンタ装置において印字される情報は、不図示のホスト装置より送信され、ホスト装置より送信された情報をインターフェース回路43において受信し、MCU41に伝送される。このようにMCU41に伝送された情報は、揮発性メモリ45に伝送されて記憶される。この情報は、印字用のグラフィックデータやコマンド等であり、これに基づき処理がなされる。
(電池)
次に、本実施の形態におけるプリンタ装置に用いられる電池50について説明する。本実施の形態におけるプリンタ装置に用いられる電池50は、リチウムイオン電池等の充電池であり、図3に示すように、電池50の使用時間に伴い電圧が降下する。例えば、放電容量が1.0C、周囲温度が20℃のときに、電池50の初期電圧が4.0V以上であり、プリンタ装置において使用することのできなくなる終止電圧値VEが2.5Vである場合には、電池の電圧が終止電圧値VEに達するまでの時間は約1時間である。
(プリンタ装置の制御方法)
次に、本実施の形態におけるプリンタ装置の制御方法について説明する。本実施の形態では、プリンタ装置におけるサーマルヘッド10において同時に通電可能な発熱素子11の数を算出し、算出された数の発熱素子を用いてサーマルヘッド10による印字を行なう。
図4は、本実施の形態におけるプリンタ装置の制御方法であって、サーマルヘッド10において同時に通電可能な発熱素子11の数を算出する方法を示すものである。
最初に、ステップ102(S102)において、電池50の電圧Vを電圧測定部47において測定する。尚、S102で測定される電圧Vは、サーマルヘッド10の発熱素子11等への通電前に電圧測定部47において測定された電池50の電圧である。
次に、ステップ104(S104)において、ドット数(同時に通電して使用可能な発熱素子11の個数)Nを1に設定する。
次に、ステップ106(S106)において、Ih=f(V、N)の演算のサブルーチンを行ない、発熱素子11に流れる電流Ihを算出する。
次に、ステップ108(S108)において、下記の(1)に示す式を満たしているか否かを判断する。

V−(Ih+Im)×Ri≦VE・・・・・・・・・・・・・・(1)

(1)に示す式を満たしている場合には、ステップ110に移行し、(1)に示す式を満たしていない場合には、ステップ112に移行する。
次に、ステップ110(S110)において、電池エンドが検出されて終了する。
次に、ステップ112(S112)において、現在のNに1を加えることにより新たなNを設定する。
次に、ステップ114(S114)において、Ih=f(V、N)の演算のサブルーチンを行ない、発熱素子11に流れる電流Ihを算出する。
次に、ステップ116(S116)において、IhがIhmaxよりも大きいか否かが判断される。IhがIhmaxよりも大きい場合には、ステップ118に移行する。IhがIhmaxよりも大きくない場合には、ステップ120に移行する。
次に、ステップ118(S118)において、現在のNに1を加えることにより新たなNを設定し終了する。
次に、ステップ120(S120)において、Nが発熱素子11の最大数であるか否かが判断される。Nが発熱素子11の最大数である場合には終了する。Nが発熱素子11の最大数ではない場合にはステップ112に移行する。
次に、上記におけるステップ106及び114におけるIh=f(V、N)の演算のサブルーチンについて、図5に基づき説明する。
最初に、ステップ202(S202)において、Vを降下電圧値Vaに設定する。
次に、ステップ204(S204)において、降下電圧値VaをVxに設定する。
次に、ステップ206(S206)において、下記の(2)に示す式に基づき、Ihを算出する。

Ih=Vx/Rh×N・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)

次に、ステップ208(S208)において、下記の(3)に示す式に基づき、降下電圧値Vaを算出する。

Va=V−Ri×(Ih+Im)・・・・・・・・・・・・・(3)

次に、ステップ210(S210)において、下記の(4)に示す式を満たしているか否かを判断する。

|Va−Vx|≒0・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)

(4)に示す式を満たしている場合には、このサブルーチンは終了する。(4)に示す式を満たしていない場合には、ステップ204に移行する。







尚、図6は、V、Va、ΔV、Im、Rh、Ihの関係を示す説明図である。
(抵抗値及び電流値の測定)
次に、電圧測定部47において測定されたサーマルヘッド10の発熱素子11等への通電前の電池50の電圧値Vと、サーマルヘッド10のN個の発熱素子11等への通電した状態の電圧値Vtとの差ΔVより、電池50の内部抵抗値Ri、1つの発熱素子11の抵抗値Rh、搬送用モータ30に流れる電流の電流値Imを算出する方法について説明する。具体的には、下記の(5)に示す式より下記の(6)に示す式が導き出される。

Vt=V−(Ih+Im)×Ri・・・・・・・・・・・・・(5)

ΔV=V−Vt
=(Ih+Im)×Ri
={(Vt×N)/Rh+Im}×Ri・・・・・・・・(6)

(6)に示す式において、ΔV、Vtは測定された値であり、Nは予め設定することが可能な値である。よって、Rh、Im、Riのうちの2つを定数として設定することにより、残りの1つの値を算出することができる。
具体的には、(6)に示す式において、電池50の内部抵抗値Ri、1つの発熱素子11の抵抗値Rhを定数として定めることにより、搬送用モータ30に流れる電流の電流値Imを算出することができる。
また、(6)に示す式において、1つの発熱素子11の抵抗値Rh、搬送用モータ30に流れる電流の電流値Imを定数として定めることにより、電池50の内部抵抗値Riを算出することができる。
また、(6)に示す式において、電池50の内部抵抗値Ri、搬送用モータ30に流れる電流の電流値Imを定数として定めることにより、1つの発熱素子11の抵抗値Rhを算出することができる。
また、電圧測定部47において測定されたサーマルヘッド10の発熱素子11等への通電前の電池50の電圧値Vと、サーマルヘッド10のN個の発熱素子11等への通電した状態の電池50の電圧値Vtとの差ΔVとする。また、電圧測定部47において測定されたサーマルヘッド10の発熱素子11等への通電前の電池50の電圧値Vと、サーマルヘッド10のN個の発熱素子11等への通電した状態の電池50の電圧値Vtとの差ΔVとする。この場合、ΔVは下記の(7)に示す式となり、ΔVは下記の(8)に示す式となる。

ΔV={(Vt×N)/Rh+Im}×Ri・・・・・・・(7)

ΔV={(Vt×N)/Rh+Im}×Ri・・・・・・・(8)

よって、(7)に示す式及び(8)に示す式より、下記の(9)に示す式及び(10)に示す式が導き出される。

(ΔV−ΔV)=Ri×(Vt×N−Vt×N)/Rh・・・(9)

(ΔV−ΔV)/(Vt×N−Vt×N)=Ri/Rh・・・(10)

(10)に示す式において、ΔV、ΔV、Vt、Vtは測定した値及び測定した値より算出可能であり、N、Nは、あらかじめ設定された値であるため、(10)に示される式の左辺は定数となる。よって、電池50の内部抵抗値Riまたは、1つの発熱素子11の抵抗値Rhのいずれか一方を定数として定めることにより、他方の値を算出することができる。このように算出された値に基づき、上述した(1)に示される式より、ドット数Nを算出することも可能である。
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
10 サーマルヘッド
11 発熱素子
12 発熱素子駆動回路
13 ラッチ
14 シフトレジスタ
15 サーミスタ
20 プラテンローラ
30 搬送用モータ
40 回路部
41 MCU
42 駆動用モータ制御回路
43 インターフェース回路
44 DC−DCコンバータ
45 揮発性メモリ
46 不揮発性メモリ
47 電圧測定部
50 電池
51 サーミスタ

Claims (8)

  1. 記録紙に印字を行なう複数の発熱素子を有するプリントヘッドと、
    前記記録紙を搬送する搬送用モータと、
    前記プリントヘッド及び前記搬送用モータの制御を行なう制御部と、
    電力を供給する電源の電圧を測定する電圧測定部と、
    を有するプリンタ装置の制御方法において、
    前記発熱素子に電流を流す前に前記電源の電圧値Vを測定し、
    前記測定された前記電源の電圧値Vと、前記電源の終止電圧値VEと、前記電源の内部抵抗値Riと、前記プリントヘッドにおける発熱素子の抵抗値Rhと、前記搬送用モータに流れる電流値Imに基づき、前記プリントヘッドにおいて使用可能な発熱素子の個数Nを算出し、
    前記算出された個数Nの発熱素子を用いて前記記録紙に印字を行なうことを特徴とするプリンタ装置の制御方法。
  2. 前記測定された前記電源の電圧値Vと、発熱素子の抵抗値Rhと、前記使用可能な発熱素子の個数Nと、搬送用モータに流れる電流の電流値Imと、前記電源における内部抵抗の抵抗値Riに基づき、降下電圧値Vaを算出する工程と、
    発熱素子の降下電圧値Vaが、終止電圧値VEより大きい場合に、前記プリントヘッドにより印字を行なう工程と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載のプリンタ装置の制御方法。
  3. N個の前記発熱素子に電流を流した状態における前記電源の電圧値Vtを測定し、
    前記電圧値Vt及び前記電圧値Vと、前記電源の内部抵抗値Ri、前記発熱素子の抵抗値Rhより、前記搬送用モータに流れる電流の電流値Imを算出することを特徴とする請求項1または2に記載のプリンタ装置の制御方法。
  4. N個の前記発熱素子に電流を流した状態における前記電源の電圧値Vtを測定し、
    前記電圧値Vt及び前記電圧値Vと、前記発熱素子の抵抗値Rh、前記搬送用モータに流れる電流の電流値Imより、前記電源の内部抵抗値Riを算出することを特徴とする請求項1または2に記載のプリンタ装置の制御方法。
  5. N個の前記発熱素子に電流を流した状態における前記電源の電圧値Vtを測定し、
    前記電圧値Vt及び前記電圧値Vと、前記電源の内部抵抗値Ri、前記搬送用モータに流れる電流の電流値Imより、前記発熱素子の抵抗値Rhを算出することを特徴とする請求項1または2に記載のプリンタ装置の制御方法。
  6. 記録紙に印字を行なう複数の発熱素子を有するプリントヘッドと、
    前記記録紙を搬送する搬送用モータと、
    前記プリントヘッド及び前記搬送用モータの制御を行なう制御部と、
    電力を供給する電源の電圧を測定する電圧測定部と、
    を有するプリンタ装置の制御方法において、
    前記発熱素子に電流を流す前に前記電源の電圧値Vを測定し、
    個の前記発熱素子に電流を流した状態における前記電源の電圧値Vtを測定し、
    前記Nとは異なるN個の前記発熱素子に電流を流した状態における前記電源の電圧値Vtを測定し、
    前記電圧値V、N、Vt、N、Vtと、前記電源の内部抵抗値Ri、または、前記発熱素子の抵抗値Rhのうちのいずれか一方より、前記電源の内部抵抗値Riまたは前記発熱素子の抵抗値Rhの他方を算出することを特徴とするプリンタ装置の制御方法。
  7. 前記測定された前記電源の電圧値Vと、前記電源の終止電圧値VEと、前記電源の内部抵抗値Riと、前記プリントヘッドにおける発熱素子の抵抗値Rhと、前記搬送用モータに流れる電流値Imに基づき、前記プリントヘッドにおいて使用可能な発熱素子の個数Nを算出し、
    前記プリントヘッドにおける前記個数Nの発熱素子を用いて前記記録紙に印字を行なうことを特徴とする請求項6に記載のプリンタ装置の制御方法。
  8. 記録紙に印字を行なう複数の発熱素子を有するプリントヘッドと、
    前記記録紙を搬送する搬送用モータと、
    前記プリントヘッド及び前記搬送用モータの制御を行なう制御部と、
    電力を供給する電源の電圧を測定する電圧測定部と、
    を有するプリンタ装置において、
    前記制御部による制御により、
    前記発熱素子に電流を流す前に前記電源の電圧値Vを測定し、
    前記測定された前記電源の電圧値Vと、前記電源の終止電圧値VEと、前記電源の内部抵抗値Riと、前記プリントヘッドにおける1つの発熱素子の抵抗値Rhと、前記搬送用モータに流れる電流値Imに基づき、前記プリントヘッドにおいて使用可能な発熱素子の個数Nを算出し、
    前記プリントヘッドにおける前記個数Nの発熱素子を用いて前記記録紙に印字を行なうことを特徴とするプリンタ装置。
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