JPH0839896A - プリンタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、周囲温度変動に対し品質の安
定した印字出力を得ることにある。 【構成】プリンタ装置を外気から遮断するためのケース
と、ケース内温度を検出する手段と、前記検出した結果
によりケース内温度を上昇又は下降させるかを判断する
手段、左記判断結果からケース内温度を上昇又は下降さ
せるための手段とを採用した。更にプリンタ内部の温度
のバラツキを吸収し詳細な温度コントロールを実現する
ために、ヒートシンクの温度を検出する手段と、前記検
出した結果によりヒートシンクの温度を上昇又は下降さ
せるかを判断する手段、左記判断結果からヒートシンク
を加熱または冷却する手段とを採用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は特殊環境下、冬季の野外
等の極寒地に於ける地図等の高品質カラー印字を要求さ
れる分野でのプリンタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は特開平1−154786 号公報，
特開平1−299079号公報 ，特開平1−257080号公報にあ
るようにファンなどにより印字時の印字ヘッド加熱防止
対策はなされていた。又、特開昭61−12360 号公報にあ
るように記録部分を断熱材で囲みその内部を加熱，冷却
させて内部温度を強制的に一定に保持させ外部温度の影
響を受けない対策はなされていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の技術は周
囲温度がある温度範囲外の場合に電源投入した場合、特
に低温時印字ヘッドが冷えている場合のウオームアップ
時間については考慮されていなかった。

【０００４】本発明の目的は、特殊環境下の使用に耐え
るプリンタ装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明はプリンタ装置をケース内に実装し外気から
遮断し、ケース内温度を検出する手段と、検出した温度
結果によりケース内温度を上昇又は下降させるかを判断
する機能を有し、左記判断結果からケース内温度を上昇
又は下降させるための手段とを採用したことを特徴とす
る。

【０００６】更に本発明はプリンタ内部の温度のバラツ
キを吸収し正確な温度コントロールを実現するために、
ヒートシンクの温度を検出する手段と、前記検出した結
果によりヒートシンクの温度を上昇又は下降させるかを
判断する機能、左記判断結果からヒートシンクを加熱ま
たは冷却する手段とを採用したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】どのように作用するかを図１（ａ），図１
（ｂ）にて説明する。周囲温度が低くケース４０内温度
が低い場合は、ケース内温度を検出するセンサ２ａで検
出したデータによりケース内温度制御回路１ａが加熱／
冷却部３ａに加熱指示を出し、加熱／冷却部３ａはケー
ス内を加熱し温度を上昇させる。ケース内温度がある温
度以上になったところでケース内温度制御回路１ａが加
熱指示を止める事によりケース内温度上昇は停止する。
同様に周囲温度が高い場合は、温度を下降するように作
用させる。更に詳細なコントロールをするためヒートシ
ンク内に取り付けたセンサ２ｂで検出したデータにより
温度制御回路１ｂが加熱／冷却部３ｂに加熱指示を出
し、加熱／冷却部３ｂはヒートシンクを加熱し温度を上
昇させる。ヒートシンクの温度がある温度以上になった
ところで温度制御回路１ｂが加熱指示を止める事により
プリンタ内ヒートシンク温度上昇は停止する。同様にヒ
ートシンク温度が高い場合は、温度を下降するように作
用させる。このコントロールによりたとえば低温時印字
ヘッドが冷えている場合、従来記録部分の内部空気温度
だけを冷却していた方法に加えてヒートシンクを直接冷
却することによりのウオームアップ時間を短縮できる。

【０００８】又ヒートシンクの温度コントロールは印字
中場合にも冷却信号２１をＯＮ／ＯＦＦすることにより
行われる。この場合印字要求があるとサーマルヘッドの
温度と印字率とから温度が上昇することを予想して、こ
の上昇を抑えるエネルギーをサーマルヘッドに与えるよ
うマイコンが冷却信号２１のパルス数を変更することに
よってヘッドが印字に最適な温度となるように作用させ
る。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図１から図１２にて説明す
る。

【００１０】まず図２（ａ），図２（ｂ）にプリンタ装
置の動作原理を示す。プリンタは図２（ｂ）に示すよう
に、インクシート３４上のイエロー，マゼンタ，シアン
のインクシートを順に選択して用紙に順次転写する。着
色すべき箇所ではサーマルヘッド３２の抵抗体３３の発
熱により用紙３５に転写され、着色しない箇所ではサー
マルヘッド３２は冷却する必要がある。その際印字され
る用紙３５は３色のインクシート３４に同期してインク
シート送り３７の回転により三回プラテン３６を廻るこ
とになり多色印字となる。ヒートシンク３１は印字の畜
熱によるサーマルヘッド３２の温度上昇を放熱により防
止するためのものである。

【００１１】次にプリンタ装置４２の構成を図３に示
す。印字パターン５４はコントロール回路５２に取り込
まれ印字データ５４ａとしてサーマルヘッド５１へ送ら
れる。サーマルヘッド５１では前述のように印字データ
５４ａに従って図２の抵抗体３３を発熱させ用紙にイン
クを転写することにより印字する。ヒートシンク５０は
サーマルヘッド５１の放熱を促すための物である。セン
サ部５３は用紙の有無，プリンタカバーの状態，周囲温
度等を監視しておりそれぞれ５５，５６，５７の信号で
コントロール回路５２に入力されている。コントロール
回路５２はこれらの信号により用紙があり、カバークロ
ーズ、動作温度範囲（一般に５℃〜３５℃）であること
を判断して印字データ５４ａをサーマルヘッド３２へ送
る。この周囲温度の監視は一般に基板上のセンサの温度
により行われる。図４は一般的なプリンタ装置の温度監
視のフローを示している。基板上の温度とサーマルヘッ
ドとの温度が共に動作範囲（５℃〜３５℃）内でない場
合は６７の処理、又は６６の処理でエラーメッセージを
出力して５℃〜３５℃となるまで処理６０−処理６７、
又は処理６２−処理６６を繰り返す。もし、温度が５℃
〜３５℃内でない場合はフローのようにエラーメッセー
ジを出したままで印字処理６４は行われない。この場合
は動作温度範囲になるまで待つことになる。周囲温度変
化時の各部の温度グラフ図５（ａ）は、５℃以下の環境
にあった一般のプリンタ装置を常温２５℃の環境に移動
して電源を投入した場合のプリンタ内基板，サーマルヘ
ッド部の温度の時間的変化を示している。周囲温度が２
５℃になっても強制的に加熱していないため、プリンタ
内部に実装されている基板、サーマルヘッド部が５℃以
上になり印字可能となるまではかなり時間がかかる。特
にサーマルヘッド部は熱容量が大きいためその時間の影
響は大きい。又、極端に温度が低い場合は、−１０℃放
置時の各部の温度グラフ図６（ａ）のように電源を投入
しても動作可能温度まで温度上昇しないため永久に印字
可能とならない。図１（ａ）は、本発明実施例のケース
内温度制御回路付プリンタ装置の構成を示す。プリンタ
装置４２はセンサ２ａ，ケース内温度制御回路１ａ，加
熱／冷却部３ａと共にケース４０内に収納される。断熱
材４１は外部からの熱を遮断するための物である。セン
サ２ａ，ケース内温度制御回路１ａ，加熱／冷却部３ａ
を図１（ｂ）にて説明する。図１（ｂ）の１，２，３、
はそれぞれ図１（ａ）の１ａ，２ａ，３ａに相当する。
ここで４は５℃で４０ｋオーム、３５℃で１０ｋオーム
に抵抗値が変化するサーミスタであり、５は流す電流の
方向により吸熱／放熱するペルチェ素子、１１，１２は
コンパレータ、１３，１４はリレー、１５は２４Ｖの電
源である。

【００１２】尚、Ｖｃｃ＝５Ｖである。通常の温度範囲
５℃〜３５℃ではサーミスタ４の抵抗値変化によりコン
パレータ１１，１２の出力信号１９，２０をＯＮさせな
いためにコンパレータ１１の−端子は４Ｖ、コンパレー
タ１２の＋端子は２.５Ｖ となるような固定抵抗６＝１
０ｋオーム，７＝１０ｋオーム，８＝４０ｋオーム，９
＝１０ｋオーム，１０＝１０ｋオームとしている。低温
の場合サーミスタ４の抵抗値は４０ｋオームより大きく
なるためコンパレータ１１の＋入力電圧（サーミスタ電
圧）が４Ｖより高くなりコンパレータがＯＮしバッファ
２３の出力１９はＯＮする。これによりリレー１３がＯ
Ｎしペルチェ素子５の端子１８には＋の電圧が印加され
る。ペルチェ素子５はこれにより放熱し、ケース内又は
ヒートシンクを加熱する。高温の場合はサーミスタ４の
抵抗値は１０ｋオーム以下となるためコンパレータ１２
の−入力電圧が低くなり出力２０はＯＮする。オアゲー
ト２２によりリレー制御信号２３がＯＮしリレー１４Ｏ
Ｎによりペルチェ素子５の端子１７には＋の電圧が印加
され、ペルチェ素子５は吸熱しケース内又はヒートシン
クを冷却する。本実施例では電源１５の電圧，電流が一
定である為加熱／冷却エネルギーは温度に寄らず一定で
あるが、温度により電圧，電流を増減させることによっ
てさらに細かいコントロールも可能である。

【００１３】以上の制御方法でも周囲温度に対して、有
効である。しかし正確な印字色を実現しようとする場合
以下の制御も必要となる。ここで図７（ａ）印字率９０
％のベタ印字、（ｂ）印字率５％の地図を３色で印字す
る場合のサーマルヘッド温度の変化を図８（ａ）に示
す。印字率５％の地図印字の場合はイエロー，マゼン
タ，シアン印字しても紙送りの時間でヘッドが冷えるた
めほぼ一定温度のままである。しかしベタ印字のように
印字率が高いと温度上昇の勾配が大きく畜熱によりサー
マルヘッド温度は上昇する。通常はファンによって冷却
しているが連続印字の場合は畜熱によるサーマルヘッド
温度の上昇を抑えることが出来ない為何枚か連続印字す
ると動作可能温度範囲を超えてしまう。

【００１４】図９から図１２により印字コントロール処
理を詳細に説明する。この処理は温度制御回路図１
（ｂ）の回路により、周囲温度によって決まるサーミス
タ電圧１６及び５４印字パターンから求められる印字率
から図１２冷却信号ＯＮする回数の表にしたがって冷却
信号２１をＯＮ／ＯＦＦしペルチェ素子がサーマルヘッ
ドを冷却するコントロールをすることにより行う。先ず
図１０に示すようにマイコンは印字要求９０があると処
理９１〜９３により印字率を計算する。この場合Ａ４サ
イズ３００ｄｐｉのプリンタでＣＲＴ画面サイズ１,２
８０×１,０２４ピクセルの画面をコピーすると、１ピ
クセル２×２ドットであるから印字範囲は図９Ａのよう
に２,５６０ドット×２,０４８ドット、全体のドット数
は5,242,880ドットである。図９Ｂの８ドットの縦縞が
１３本の印字パターンの印字率を求めると処理９２で加
算する１行のドット数は１０４ドットであり、全部で2,
560 行あるので処理９２，処理９３を２,５５９ 回繰り
返し印字ドット数は１０４×２,５６０＝２６６,２４０
ドットとなる。処理９４により全体の印字ドット数５,
２４２,８８０ドットに対する割合が下記の通り５％と
求められる。

【００１５】 ２６６,２４０÷５,２４２,８８０≒０.０５ 同様に図１５Ｂの８ドットの縦縞が１３本の印字パター
ンの印字率を求めると ４,７１０,４００÷５,２４２,８８０≒０.９０ ９０％と求められる。ここで周囲温度２９℃で印字率９
０％の印字を行う場合を考える。前述のように印字率が
求まると処理９５で周囲温度が３３℃の時はサーミスタ
電圧１６は約２.６Ｖであるからマイコン７０は１６サ
ーミスタ電圧２.６ＶをＡ／Ｄ変換して２９℃であると
判断する。ここで冷却信号２１のパルス数は図１２のよ
うに温度と印字率によって予め設定されているものとす
る。温度２９℃で印字率９０％なら図１２の表より冷却
信号２１をＯＮするパルス数は１行につき４回となる。
従って処理９６では図１１（１）のタイミングでバッフ
ァ７１を介して冷却信号２１を１行印字につき４回の割
合でｔ秒間ＯＮしパルスを送出しながらイエローの１行
目から印字動作を開始する。イエローが終了すると紙送
りの時間はこのパルス送出を止めるが、マゼンタ印字開
始と共に再びパルスを送出する。以下多色印字の場合は
処理９７で全部の色が終了するまで９１〜９６の処理を
繰り返す。これにより図８（ｂ）のサーマルヘッド温度
変化のグラフに示すように、印字によりサーマルヘッド
温度が上昇するのをクーラーの冷却によって矢印のよう
に抑えることが出来る。上記例は各印字色毎の印字率に
よるコントロールであり図１１の（２），（３）のよう
にパルス幅を変更してもよい。又、図１１の（４）のよ
うに各ライン毎の印字率を求め１行目はエネルギー大、
２行目はエネルギー小としてさらに詳細なコントロール
をすることも可能である。また以上のように冷却信号Ｏ
Ｎのパルス数をコントロールする代わりに図１の電源１
５の電圧，電流を増減させることによっても可能である
ことは言うまでもない。

【００１６】ペルチェ素子５には吸熱面と放熱面があ
り、本実施例では図３の３ａ，図５の３ｂに於いて検出
温度が低温の場合の放熱面はそれぞれ上，下方向であ
り、低温時はケース内及びヒートシンクを温める。

【００１７】以上により図３の場合はケース内が、図５
の場合はヒートシンクのヘッドが一定温度内に保たれる
ため品質の安定した印字が得られる。

【００１８】本実施例によれば周囲温度の変動があって
もケース内の温度が、又プリンタ内の温度にバラツキが
あってもヒートシンク温度がそれぞれ一定温度内に保た
れるためサーマルヘッドが印字に適した温度となり特殊
温度環境下でも品質の安定した印字が得られる。さらに
周囲温度変化時の各部の温度グラフ図５（ｂ）のように
電源ＯＮ後プリンタ内基板温度，サーマルヘッド部温度
の上昇勾配を大きく出来るため印字可能温度５℃になる
までのウオームアップ時間が短縮できる。特に、サーマ
ルヘッドのヒートシンクを直接冷却することによりケー
ス内温度と温度上昇勾配をほぼ同じに出来るため、従来
品に比べてその効果は大きい。一例として低温放置時の
各部の温度グラフ図６（ｂ）に示すようにプリンタを冬
季の野外（−１０℃）に放置して置いた場合にも少ない
待ち時間で印字ができる。そして印字要求があるとサー
マルヘッドの温度と印字率とから温度が上昇することを
予想して、印字動作中はサーマルヘッド部を冷却するた
め連続印字によるサーマルヘッド部の蓄熱を防止し連続
印字が可能である。

【００１９】またペルチェ素子を使用することによって
従来のようなファンが不要となるため、ケースを密閉構
造とすることにより外気から遮断することができる。こ
れにより、耐水性，耐塵性が増し屋外でも使用可能であ
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、特殊環境下においても
使用出来るプリンタ装置を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のケース内温度制御回路付プリ
ンタ装置構成図。

【図２】プリンタ装置の印字原理図。

【図３】プリンタ装置の構成図。

【図４】プリンタ装置の温度監視制御フロー。

【図５】本発明の実施例の周囲温度急変時（低温から常
温）の各部の温度変化グラフ。

【図６】本発明の実施例の低温放置時の各部の温度変化
グラフ。

【図７】本発明の実施例の印字率９０％の場合、印字率
５％の場合の印字例。

【図８】本発明の実施例の３色印字の場合のサーマルヘ
ッド温度変化。

【図９】本発明の実施例の縦縞印字例。

【図１０】本発明の実施例の冷却信号処理フロー。

【図１１】本発明の実施例の冷却信号タイミング例。

【図１２】本発明の実施例の温度と印字率に対する冷却
信号ＯＮする回数表。

【符号の説明】

１…温度制御回路、２…センサ、３…加熱／冷却部、４
…サーミスタ、５…ペルチェ素子、１１，１２…コンパ
レータ、１３，１４…リレー、２１…冷却信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 享良 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 山本 太陸 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 森岡 隆行 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印字パターンに応じた印字データをサーマ
   ルヘッドに伝えるコントロール回路、および発熱抵抗体
   を発熱させインクシートを用紙に転写し印字するサーマ
   ルヘッドから構成されるプリンタ装置に於いて、プリン
   タ装置を外部から熱的に遮断するためのケースと、ケー
   ス内温度を検出する手段と、前記検出した温度によりケ
   ース内温度を上昇又は下降させるかを判断する機能を有
   し、左記判断結果からケース内温度を上昇又は下降させ
   るための手段とを有することを特徴とするプリンタ装
   置。
2. 【請求項２】請求項１のプリンタ装置に於いて、サーマ
   ルヘッド部のヒートシンクの温度を検出する手段と、前
   記検出した結果によりヒートシンクの温度を上昇又は下
   降させるかを判断する手段，左記判断結果からヒートシ
   ンクを加熱または冷却する手段とを有することを特徴と
   するプリンタ装置。
3. 【請求項３】請求項２のプリンタ装置に於いて、ヒート
   シンクの温度を下降させるために与える冷却エネルギー
   の割合を決定する手段にプリンタの印字率を用いること
   を特徴とするプリンタ装置。