JP7296545B2

JP7296545B2 - 熱転写プリンタ

Info

Publication number: JP7296545B2
Application number: JP2019107108A
Authority: JP
Inventors: 拓真今井; 貴之鳥羽; 利彦古川; 尚矢東上; 銀河佐々
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: JP2020199665A

Description

本発明は、インクリボンのインクを印刷対象物に転写するためのサーマルヘッドを備えた熱転写プリンタに関する。

上記熱転写プリンタとしては、例えば昇華型のプリンタが挙げられる。このプリンタは、インクが塗布されているインクリボンに、加熱状態のサーマルヘッドを押し当てることでインクリボンから昇華するインクを印刷対象物に転写する。

ところで、サーマルヘッドの温度が高い状態で色の濃い画像を印刷すると、短時間に大きな熱エネルギーがインクリボンに加わるため、印刷対象物に強固に貼り付いたインクリボンが勢いよく剥がれてしまう。具体的には、インクリボンが剥離手段を通り過ぎても剥離せず、下流側に行き過ぎてから急にインクリボンの剥離が起こることにより、印刷された画像にスティッキングと呼ばれる横筋が発生しやすい傾向にある。そのため、サーマルヘッドの温度が高い場合には、一般的に、印刷前にスティッキングが発生しない温度（予め設定されている閾温度）になるまでサーマルヘッドを冷却するという対策が取られる。

例えば、サーマルヘッドの温度情報や連続印刷枚数、画像情報（濃度や印字面積等）に基づいて、サーマルヘッドの温度が高くなる（サーマルプロテクト温度になる）前に、休止時間を適宜設定することにより、スループット（単位時間当たりの印刷処理枚数）を向上させることが行われている（例えば特許文献１）。

しかし、上記のように休止時間を設けるだけでは、スループットを向上させることができない場合がある。つまり、消耗品であるインクリボンのなかには、スティッキングが発生しやすいものがあり、このようなインクリボンを使用する場合には、閾温度を十分に下げておかなければ、休止時間を設けていたとしても、すぐに閾温度に達してしまうため、頻繁に休止時間を設けなければならず、スループットが低下してしまうことになり、改善の余地があった。

特開２００７－７６２１７号公報

そこで本発明は、スティッキングの発生を抑えつつ、スループットが低下することを抑制できる熱転写プリンタを提供することを課題とする。

本発明は、発熱素子を有するサーマルヘッドと、該サーマルヘッドでインクリボンのインクを印刷対象物に転写した後の該インクリボンを該印刷対象物から剥離させるための剥離手段と、前記サーマルヘッドの温度を検出するサーマルヘッド用温度センサと、プリンタ内部の温度を検出するプリンタ内部温度用温度センサと、前記サーマルヘッド用温度センサの検出温度が第１設定温度以上で、かつ、前記プリンタ内部温度用温度センサの検出温度が第２設定温度以上である場合に、印刷速度を低下させるようにプリンタの駆動を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする熱転写プリンタである。

本願発明者らは、サーマルヘッドの温度が第１設定温度以上になっただけでは、直ちにスティッキングが発生するとは限らず、サーマルヘッドの温度が第１設定温度以上になるとともにプリンタ内部温度が第２設定温度を越えた後に、スティッキングが発生しやすくなることに気付いた。そこで、サーマルヘッド用温度センサの検出温度が第１設定温度以上で、かつ、プリンタ内部温度用温度センサの検出温度が第２設定温度以上である場合に、印刷を休止するのではなく、印刷速度を低下させることによって、サーマルヘッドへの駆動電流を減らすことができ、プリンタ内部温度の上昇度合いを小さくできる。その結果、スティッキングが発生する時間を延ばすことでスループットが低下することを抑制できる。

また、前記インクリボンの種類を識別するインクリボン識別手段を備え、前記制御部は、前記インクリボン識別手段からの識別結果に基づいて前記第１設定温度及び前記第２設定温度を変更する構成であってもよい。

上記のように、インクリボン識別手段からの識別結果に基づいて第１設定温度及び第２設定温度を変更することによって、インクリボンに合わせて第１設定温度及び第２設定温度を最適な値に設定することができる。

本発明によれば、サーマルヘッド用温度センサの検出温度が第１設定温度以上で、かつ、プリンタ内部温度用温度センサの検出温度が第２設定温度以上である場合に、印刷速度を低下させるようにプリンタの駆動を制御する制御部を設けることによって、スティッキングの発生を抑えつつ、スループットが低下することを抑制できる熱転写プリンタを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る熱転写プリンタの内部構成を示す概略図である。図１におけるＩＩ方向矢視図である。図１における要部の拡大図である。本発明の制御ブロック図である。連続で印刷したときのサーマルヘッドの温度及びプリンタ内部温度の推移を示すグラフである。

図１に、本発明に係る熱転写プリンタの一例である昇華型プリンタの内部構成を示している。この昇華型プリンタ１は、印刷対象物である用紙Ｐを備える給紙部２と、この給紙部２から送り出された用紙Ｐに印刷を行うための印刷部３と、印刷部３で印刷された用紙Ｐを切断して外部へ排出するための排紙部４と、用紙Ｐを給紙部２から排紙部４との間に形成される搬送経路に沿って搬送する用紙搬送機構５と、を備えている。

給紙部２は、ロール状に巻回した用紙Ｐを送り出すように構成されている。また、排紙部４は、印刷された用紙を排紙部４の手前に設けられた排紙側カッタ部６で予定サイズにカットしたカット用紙を排出口４１から筐体（図示せず）の外へ排出するように構成されている。

用紙搬送機構５は、給紙部２側から排紙部４側に向かって順に間隔を置いて配置された第１ローラ組、第２ローラ組、第３ローラ組を備える。第１ローラ組は、下側に位置する給紙側送りローラ５１と上側に位置する第１ピンチローラ５２と、を備えている。第２ローラ組は、下側に位置するフィードローラ５３と上側に位置する第２ピンチローラ５４と、を備えている。第３ローラ組は、下側に位置する排紙側送りローラ５５と上側に位置する第３ピンチローラ５６と、を備えている。第１ローラ組と第２ローラ組とが、印刷部３よりも給紙部２側に配置され、第３ローラ組が、印刷部３よりも排紙部４側に配置されている。

フィードローラ５３は、用紙Ｐを給紙部２側から排紙部４側に向かって搬送する送り出し方向と印刷部３で印刷処理を行う際に用紙Ｐを排紙部４側から給紙部２側に向かって搬送するプリント方向に正逆回転可能に構成されている。また、給紙側送りローラ５１及び排紙側送りローラ５５もフィードローラ５３に同期して適宜正逆回転するように構成されている。第１ピンチローラ５２、第２ピンチローラ５４、第３ピンチローラ５６は、給紙側送りローラ５１、フィードローラ５３、排紙側送りローラ５５の駆動回転に従動して回転する従動ローラである。

印刷部３は、サーマルヘッド３１と、サーマルヘッド３１に対向配置されたプラテンローラ３２と、サーマルヘッド３１とプラテンローラ３２との間を通過するインクリボン３３と、インクリボン３３を送り出して巻き取るインクリボン装置３４と、サーマルヘッド３１でインクリボン３３のインクを用紙Ｐに転写した後のインクリボン３３を用紙Ｐから剥離させるための剥離手段としての金属製の剥離ローラ３５と、を備えている。

サーマルヘッド３１は、発熱素子（図示せず）を発熱させてインクリボン３３に塗布されているインクを昇華させて用紙Ｐに転写するように構成されている。また、サーマルヘッド３１は、ヘッド駆動モータ（図示せず）によりプラテンローラ３２との距離を変更することで、用紙Ｐをプラテンローラ３２とで挟持する挟持位置と挟持しない位置とに位置変更可能に構成されている。フィードローラ５３を駆動させて用紙Ｐを搬送し、プラテンローラ３２は引っ張られる用紙と共につれ回りする。

インクリボン３３は、長尺なベースフィルムに例えばイエロー、マゼンタ、シアンの３色のインクを塗布したものである。ベースフィルムに塗布されるイエロー、マゼンタ、シアンの各インクは、熱によって昇華する染料を用いて形成されている。

インクリボン装置３４は、未使用のインクリボンを巻回している供給側リボン３４１と、使用済みのインクリボンを巻き取る巻取側リボン３４２と、それらリボン３４１，３４２間を移動するインクリボン３３を案内するリボンガイドローラ３４３，３４４と、を備えている。

図１～図３に示すように、剥離ローラ３５は、サーマルヘッド３１よりも給紙部２側に配置され、用紙Ｐにインクが熱転写された後において、互いに貼り付いたインクリボン３３を用紙Ｐから剥離させるものである。この剥離ローラ３５は、サーマルヘッド３１に近い位置、つまり熱転写プリント位置に近い位置に配置され、かつ、プラテンローラ３２側に突出するように配置され、インクリボン３３をプラテンローラ３２側へ押圧することでインクリボン３３を用紙Ｐから剥離させるように構成されている。また、剥離ローラ３５の対向する側にプラテンローラ３２が位置していることから、プラテンローラ３２でインクリボン３３と用紙Ｐをバックアップすることができる。これにより、インクリボン３３を用紙Ｐから剥離させる際に、用紙Ｐを安定した状態で保持することができ、剥離処理を的確に行うことができる。

前記のように構成された昇華型プリンタの駆動を制御する制御部７（図４参照）を備えている。制御部７は、図４に示すように、サーマルヘッド用温度センサ８からの検出温度及びプリンタ内部温度用温度センサ９からの検出温度に基づいてモータ駆動部１０の駆動を制御する。これについて図５に示すグラフに基づいて説明する。このグラフは、用紙に黒色の全面ベタ印刷を連続して行った時のサーマルヘッド温度（■でプロットしている部分）とプリンタ内部温度（◆でプロットしている部分）を示している。サーマルヘッド用温度センサ８からの検出信号が制御部７に出力されて、なお、サーマルヘッド３１を冷却するためのファン（図示せず）は、印刷開始と共に回転され、印刷後も設定されている温度に下がるまで回転する。

また、制御部７は、サーマルヘッド３１の温度が第１設定温度である６０℃になった時点で、残りの印刷枚数に基づいて、継続して印刷するか、放熱を行うために一旦停止させて温度を下げるかを、サーマルヘッド３１の温度とプリンタ内部温度に基づいて決定する。つまり、残りの印刷枚数が、印刷速度を低下させて印刷を継続させて印刷を行ったときの印刷時間が、放熱のため一旦停止させた後、印刷を再開させて印刷が終了したときの印刷時間よりも、短いと制御部７が判断した時には、速度を低下させて（落として）印刷を継続する制御を行う。第１設定温度は、サーマルヘッド３１が壊れる可能性がある温度であるサーマルプロテクト温度よりも低い温度であるが、綺麗な印刷がし難くなる温度である。そして、印刷を続行していると、図５に示すように、２９枚目の印刷の時からスティッキングが発生している。このスティッキングが発生したときのサーマルヘッドの温度が６０℃で、かつ、プリンタ内部温度が３６℃になっている。そのため、プリンタ内部温度が３６℃に到達する時間が長くなるように、プリンタ内部温度が３６℃よりも低い温度である３４℃になったときに、制御部７は、印刷速度を低下させて印刷を継続するのか、放熱のため一旦印刷を停止させるのかを判断する。そのため、制御部７は、表１及び表２のデータが予め記憶されており、これらのデータに基づいて昇華型プリンタ１のモータ駆動部１０を制御する。モータ駆動部１０は、給紙側送りローラ５１、フィードローラ５３、プラテンローラ３２、排紙側送りローラ５５の回転数を調整することで印刷速度を変更する。ここでは、３４℃が印刷速度を低下させるかどうかを決めるための第２設定温度に設定されている。したがって、制御部７は、サーマルヘッド用温度センサ８の検出温度が第１設定温度（ここでは５９℃）以上で、かつ、プリンタ内部温度用温度センサ９の検出温度が第２設定温度（ここでは３４℃）以上の場合に、印刷速度を低下させて印刷を継続して行うのか、放熱のため一旦停止させるのかを決定する。このように印刷速度を低下させて印刷を制御することで、印刷を休止するのではなく、印刷速度を低下させることによって、サーマルヘッド３１への駆動電流を減らすことができ、プリンタ内部温度の上昇度合いを小さくできる。その結果、スティッキングが発生する時間を延ばすことでスループットが低下することを抑制できる。低下させる印刷速度は、通常の速度に対して１００％未満～５０％の範囲内、好ましくは８０％～６０％の範囲内の任意の数の％で設定される。ここでは、第２設定温度を３４℃としているが、３６度未満であれば、どのような値に設定してもよい。

表１及び表２のデータに基づいて制御部７が印刷を制御する場合を説明する。まず、表１及び表２は、印刷枚数に対して通常の速度で印刷を行った時の印刷時間（秒）を表の左から２番目に示している。この場合、１枚印刷するのに２０秒かかっている例を示している。尚、表１は、１枚から３５枚（スペースの関係で１１枚目から１４枚目と１６枚目から１９枚目は、省略している）までの印刷時間を示し、表２は、３６枚～６０枚の印刷時間を示している。また、表１，２の左右中間部に通常の速度の９５％～５０％までの１０種類の低下率に対して印刷を行った時の印刷時間を示している。また、表１，２の右端の欄に、速度を落とすのではなく、２１枚目と４１枚目で放熱のため９０秒印刷を停止させる制御をした場合の印刷時間を示している。つまり、２１枚目と４１枚目を印刷終了したときの印刷時間のそれぞれが、印刷停止時間の９０秒と再開後の印刷時間の２０秒とを加えた１１０秒となり、２１枚目では５１０秒となり、４１枚では１０００秒となる。また、表１では２１枚目を印刷するときに、サーマルヘッド用温度センサ８の検出温度が第１設定温度（ここでは５９℃）以上で、かつ、プリンタ内部温度用温度センサ９の検出温度が第２設定温度（ここでは３４℃）以上になっている場合を想定している。このため、２１枚目を印刷する前に、制御部７は、印刷速度を低下させて印刷を継続するのか、放熱のため一旦印刷を停止させるのかを判断する。例えば３０枚の印刷を行う場合には、放熱のため９０秒印刷を停止して印刷を再開して３０枚の印刷が終了する時間が６９０秒となる。これに対して通常の速度の６０％で継続して印刷を行い、３０枚の印刷が終了する時間が６８０秒になり、放熱のため一旦印刷を停止させた場合よりも１０秒早く印刷が終了することになる。このため、制御部７は、３０枚の印刷を行う場合には、継続して印刷を行うことを決定する。また、例えば４０枚の印刷を行う場合には、２１枚目で放熱のため９０秒印刷を停止して印刷を再開して４０枚の印刷が終了する時間が８９０秒となる。これに対して通常の速度の８０％で継続して印刷を行い、４０枚の印刷が終了する時間が８８０秒になり、放熱のため一旦印刷を停止させた場合よりも１０秒早く印刷が終了することになる。このため、制御部７は、４０枚の印刷を行う場合には、継続して印刷を行うことを決定する。また、例えば５０枚の印刷を行う場合には、２１枚目と４１枚目で放熱のためそれぞれ９０秒印刷を停止して印刷を再開して５０枚の印刷が終了する時間が１１８０秒となる。これに対して通常の速度の７５％で継続して印刷を行い、５０枚の印刷が終了する時間が１１５０秒になり、放熱のため一旦印刷を停止させた場合よりも３０秒早く印刷が終了することになる。このため、制御部７は、５０枚の印刷を行う場合には、継続して印刷を行うことを決定する。また、例えば６０枚の印刷を行う場合には、２１枚目と４１枚目で放熱のためそれぞれ９０秒印刷を停止して印刷を再開して６０枚の印刷が終了する時間が１３８０秒となる。これに対して通常の速度の８０％で継続して印刷を行い、６０枚の印刷が終了する時間が１３６０秒になり、放熱のため一旦印刷を停止させた場合よりも２０秒早く印刷が終了することになる。このため、制御部７は、６０枚の印刷を行う場合には、継続して印刷を行うことを決定する。この実施形態では、継続して印刷を行うことを決定する場合を示しているが、印刷速度を低下させて印刷した場合の印刷時間よりも、設定枚数（ここでは２０枚）毎に、放熱のため一旦印刷を停止させた場合の印刷時間の方が短い場合には、一旦印刷を停止した後、印刷を再開することになる。また、制御部７は、継続して印刷する場合において、第１設定温度及び第２設定温度の値を確認しながら、速度を決定している。ここでは、通常の速度の８０％～６０％の範囲内で決定しているが、第１設定温度及び第２設定温度の値に応じて変えることになる。つまり、制御部７は、継続して印刷するときの速度を、印刷終了時の第１設定温度と第２設定温度がスティッキングが発生する温度に到達しない速度に決定する。

サーマルヘッド用温度センサ８は、例えばサーマルヘッド３１を冷却するためのヒートシンクに設けられたサーミスタで構成される。プリンタ内部温度用温度センサ９は、昇華型プリンタ１の内部、例えばサーマルヘッド３１から遠い位置である排出口４１付近に配置された温度センサから構成される。

スティッキングは、サーマルヘッド３１の温度が第１設定温度（ここでは５９℃）以上になり、かつ、プリンタ内部温度が第２設定温度（ここでは３４℃）を越えた温度、図５では３６℃になった時に発生している。これは、剥離ローラ３５がプリンタ内部温度の上昇に伴ってスティッキングが発生する温度になっていることが推察できる。そこで、剥離ローラ３５の温度を測定し、その温度に基づいて印刷速度を低下させることも考えられるが、剥離ローラ３５の温度を精度よく検出することが難しいため、プリンタ内部温度に基づいて印刷速度を低下させるように構成している。

また、制御部７は、サーマルヘッド３１の温度が第１設定温度（ここでは６０℃）未満で、かつ、プリンタ内部温度が第２設定温度（ここでは３４℃）未満の場合には、適宜印刷休止時間を設けることでサーマルヘッド３１を冷却する。また、制御部７は、サーマルヘッド３１の温度が第１設定温度（ここでは６０℃）未満で、かつ、プリンタ内部温度が第２設定温度（ここでは３４℃）以上の場合には、適宜印刷休止時間を設けることでサーマルヘッド３１を冷却する。また、制御部７は、サーマルヘッド３１の温度が第１設定温度（ここでは６０℃）以上で、かつ、プリンタ内部温度が第２設定温度（ここでは３４℃）未満の場合には、前述したようにファンを駆動してサーマルヘッド３１を冷却する。

また、図４に示すように、プリンタにインクリボン３３の種類を識別するインクリボン識別手段１１を備え、制御部７は、インクリボン識別手段１１からの識別結果に基づいて第１設定温度及び第２設定温度を変更する。なお、インクリボン３３の種類には、昇華型や溶融型がある他、インクリボン３３に使用されているインクの色の種類、例えば単色なのか、複数色なのか、特色を有しているのか等があり、それら情報に対応する第１設定温度及び第２設定温度に変更するようにしてもよい。また、製造年月日、ロット情報等に対応する第１設定温度及び第２設定温度を変更するようにしてもよい。

インクリボン識別手段１１は、インクリボン３３に備えるＩＣタグ（図示せず）やバーコード（図示せず）等の識別子から構成されている。ＩＣタグの場合には、ＩＣタグから発信される信号を受信する受信機（図示せず）からの信号が制御部７に出力されることにより、制御部７は、インクリボン３３を特定し、そのインクリボン３３に合致した第１設定温度及び第２設定温度を変更して記憶部（図示せず）に記憶する。また、バーコードの場合には、バーコードを読み取るリーダー（図示せず）からの信号が制御部７に出力されることにより、制御部７は、インクリボン３３を特定し、そのインクリボン３３に合致した第１設定温度及び第２設定温度を変更して記憶部（図示せず）に記憶する。

尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

前記実施形態では、剥離手段として剥離ローラ３５を用いたが、プレートを湾曲状に折り曲げた剥離プレートや回転しない円柱状のものであってもよい。

また、前記実施形態では、剥離手段をサーマルヘッド３１の近傍に配置したが、少し距離のある位置に配置してもよい。

１…昇華型プリンタ、２…給紙部、３…印刷部、４…排紙部、５…用紙搬送機構、６…排紙側カッタ部、７…制御部、８…サーマルヘッド用温度センサ、９…プリンタ内部温度用温度センサ、１０…モータ駆動部、１１…インクリボン識別手段、３１…サーマルヘッド、３２…プラテンローラ、３３…インクリボン、３４…インクリボン装置、３５…剥離ローラ（剥離手段）、４１…排出口、５１…給紙側送りローラ、５３…フィードローラ、５５…排紙側送りローラ、３４１…供給側リボン、３４２…巻取側リボン、３４３，３４４…リボンガイドローラ、Ｐ…用紙

Claims

発熱素子を有するサーマルヘッドと、該サーマルヘッドでインクリボンのインクを印刷対象物に転写した後の該インクリボンを該印刷対象物から剥離させるための剥離手段と、前記サーマルヘッドの温度を検出するサーマルヘッド用温度センサと、プリンタ内部の温度を検出するプリンタ内部温度用温度センサと、前記サーマルヘッド用温度センサの検出温度が第１設定温度以上で、かつ、前記プリンタ内部温度用温度センサの検出温度が第２設定温度以上の場合、つまりスティッキングが発生する温度になる前に、印刷速度を低下させて印刷を継続する第１印刷形式及び放熱のため一旦印刷を停止してから印刷を再開し、これを設定枚数の印刷を行う毎に繰り返す第２印刷形式のうちのいずれかの印刷形式でプリンタを駆動させるかを決定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１印刷形式で印刷を行った時の印刷枚数に対する第１印刷時間のデータ及び前記第２印刷形式で印刷を行った時の印刷枚数に対する第２印刷時間のデータを予め記憶し、印刷を開始して前記スティッキングが発生する温度になる前に、前記記憶したデータの中から、印刷を予定している全ての枚数の印刷を行った時の前記第１印刷時間のデータと前記第２印刷時間のデータとを取り出して比較し、短い印刷時間の印刷形式でプリンタを駆動させることを決定することを特徴する熱転写プリンタ。
前記インクリボンの種類を識別するインクリボン識別手段を備え、前記制御部は、前記インクリボン識別手段からの識別結果に基づいて前記第１設定温度及び前記第２設定温度を変更することを特徴とする請求項１に記載の熱転写プリンタ。