JPH09314885A

JPH09314885A - サーマルプリンタ

Info

Publication number: JPH09314885A
Application number: JP13477196A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Takizawa; 辰彦瀧澤
Original assignee: NEC Data Terminal Ltd
Current assignee: NEC Data Terminal Ltd
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 1997-12-09
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: JP2834072B2

Abstract

(57)【要約】【課題】一部の発熱素子の温度上昇が不十分であると
きはその発熱素子に対する印字電圧の印加を継続してす
べての発熱素子の温度が規定の温度に到達するまで待
ち、また、一部の発熱素子の温度上昇が所定の温度以上
に上昇したときはサーマルヘッドの印字媒体に対する押
圧力を強くしてサーマルヘッドと印字媒体との密着性を
改善することによってその発熱素子の温度を低下させ、
表面に凹凸がある印字媒体に対しても印字結果に濃淡を
発生させず印字できるようにする。【解決手段】複数個の発熱素子を有するサーマルヘッ
ドのすべての発熱素子にサーミスタを付設し、そのサー
ミスタを接続して各発熱素子の温度を検出する発熱素子
駆動回路を有するサマルヘッド駆動制御部によってサー
マルヘッドを動作させ、また、印字機構部のサーマルヘ
ッドによるカードへの押圧力をサーマルヘッド押圧力制
御部によって制御できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はサーマルプリンタに
関し、特に、印字される媒体の表面が微小な凹凸を有す
るために印字結果に濃淡が発生し易いＩＣ内臓カード等
に対して印字を行うのに適したサーマルプリンタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】サーマルプリンタにおいて、加熱印字手
段であるサーマルヘッドにサーミスタを設けてサーマル
ヘッドの温度を検出し、この検出温度によってサーマル
ヘッドに対する供給電力を調整する技術は、従来より周
知の技術である。

【０００３】例えば、特開平５−１４７２５３号公報に
開示されているサーマルプリンタは、カラー印字の濃度
階調を精度よく制御するため、画像信号の供給を受けて
この画像に対応したエネルギを発生する複数の発熱抵抗
素子を備えたサーマルヘッドと、このサーマルヘッドの
ヘッド温度を検出するための温度検出手段としての１個
のサーミスタと、温度検出手段の検出結果からサーマル
ヘッドの温度を算出する算出手段と、サーマルヘッドの
単位通電時間における通電素子数を計数する計数手段と
を設け、算出手段の算出結果と計数手段の計数結果とか
らサーマルヘッドに対する供給電力を補正するようにし
ている。

【０００４】また、特開平５−１４７２５３号公報に開
示されているサーマルプリンタは、サーマルヘッド自体
の温度とヘッド周辺のインクリボンや記録紙等の温度と
に差がある場合にも最良な印字品質で印字を行うことが
できるようにするため、サーマルヘッド自体の温度を検
出するための温度検出手段としての第一のサーミスタ
と、サーマルヘッドの周囲の温度を検出するための温度
検出手段としての第二のサーミスタと、第一のサーミス
タおよび第二のサーミスタによって検出された温度に基
ずいてサーマルヘッドに対して印加するヘッド電圧を決
定するヘッド電圧決定手段と、このヘッド電圧決定手段
によって決定されたヘッド電圧をサーマルヘッドに印加
する印字制御手段とを設けることにより、印字を制御し
ている。

【０００５】上述のような従来のサーマルプリンタは、
サーマルヘッドの温度を検出するためのサーミスタを、
サーマルヘッドの発熱素子のそれぞれに対して設けてい
るのではなく、サーマルヘッド全体に対して１個設けて
いるだけである。従って、印字される媒体の特定の位置
にＩＣが内蔵されているためその表面に微小な凹凸を有
し、その凹凸ために不均一な押圧が生じて熱伝導率の差
異が発生し、その結果、印字結果に濃淡が発生し易いい
わゆるＩＣ内臓カード等の媒体に対して印字を行うと、
サーマルヘッドが媒体に充分に密着できないところは熱
伝導率が低くなってその部分の発熱素子が畜熱すること
が検出できないため、凹凸のある面と凹凸のない平坦な
面とで印字結果に濃淡が発生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、サー
マルヘッドの温度を検出するためのサーミスタを有する
従来のサーマルプリンタは、サーマルヘッド全体に対し
て１個のサーミスタを設けているだけであるため、凹凸
のない平滑な印字面を有する印字媒体に対して印字を行
うときは、その印字媒体に対して印字結果に濃淡がない
均一な濃度の印字を行うことが可能であるが、表面に微
小な凹凸を有する印字媒体に対しては、その凹凸ために
不均一な押圧が生じて熱伝導率の差異が発生し、その結
果、印字結果に濃淡が発生するというという欠点を有し
ている。

【０００７】本発明の目的は、上述のような従来のサー
マルプリンタの欠点を解消するため、複数個の発熱素子
のそれぞれの温度を検出するための複数個のサーミスタ
付き温度検出回路をサーマルヘッドに設け、印字媒体の
表面の凹凸のために不均一な押圧が生じて熱伝導率の差
異が発生して各発熱素子に温度差が発生したとき、それ
を検出して各発熱素子に対する通電の制御を行い、また
サーマルヘッドの印字媒体に対する押圧力を変化させる
ことによって熱伝導率を高めることにより、印字結果に
濃淡が発生せずに良好な印字品質を得ることができるサ
ーマルプリンタを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルプリン
タは、複数個の発熱素子と前記複数個の発熱素子のそれ
ぞれに付設した複数個のサーミスタとを有するサーマル
ヘッドと、前記サーマルヘッドを搭載し印字媒体に対し
前記サーマルヘッドを押圧することによって印字を行う
印字機構部と、前記複数個のサーミスタのそれぞれの温
度を検出して対応する発熱素子に対して駆動電圧の供給
を行う複数個の発熱素子駆動回路を有するサマルヘッド
駆動制御部と、前記発熱素子駆動回路によって一部の発
熱素子の温度が所定の温度以上に上昇したことを検出し
たとき前記サーマルヘッドの前記印字媒体に対する押圧
力を強くするサーマルヘッド押圧力制御部とを備えるも
のであり、特に、前記サーマルヘッドの前記発熱素子に
対して駆動電圧を供給するドライブ回路と、前記ドライ
ブ回路の動作状態をセットするフリップフロップ回路
と、前記発熱素子に直列に接続されている前記サーミス
タの両端の抵抗値を検出して増幅するアンプと、前記ア
ンプの出力信号と基準電圧とを比較して前記フリップフ
ロップをリセットするとともに前記サーマルヘッド押圧
力制御部に対して信号を送出するコンパレータとを有す
る前記発熱素子駆動回路を具備する前記サマルヘッド駆
動制御部を備えるものであり、更に、前記印字機構部に
前記サーマルヘッドを昇降させるカムと前記カムの回転
運動を駆動するステップモータとを設け、前記サーマル
ヘッド押圧力制御部によって前記カムの回転角度を制御
するようにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１０】図１は本発明の第一の実施形態の構成を示
す正面図、図２は図１の実施形態の印字機構部の動作状
態を示す正面図、図３は図１の実施形態のサーマルヘッ
ド駆動回路を示す回路図、図４は図１の実施形態の全体
の動作を示すフローチャート、図５は図１の実施形態の
印字動作を示すフローチャートである。

【００１１】図１は、データの書込み（ライト）や読出
し（リード）が可能なメモリを内蔵している集積回路
（ＩＣ）を埋込んでいるＩＣカード（カード）に対し
て、非接触方式でデータのライトやリードを行いなが
ら、その表面に熱転写によって印字を行うラインプリン
タ方式のサーマルプリンタである。

【００１２】図１において、カード収納箱１は、ＩＣカ
ード（カード）２５を積載して収容、カード繰出し機構
部（図示省略）によって最下位のカードを１枚ずつ送り
出す。アンテナ部２は、カード収納箱１から送り出され
てきたカード２５のＩＣに対して、無線方式によって非
接触でデータのライトやリードを行なう。印字機構部３
は、プラテン６の上まで搬送されてきたカード２５に対
して、インクリボン５のインクをサーマルヘッド４によ
って熱転写することによって印字を行う。サーマルヘッ
ド４には、複数個の発熱素子が設けられている。カード
収納箱１から送出されたカード２５は、フィードローラ
７ａによってアンテナ部２を通って印字機構部３まで搬
送され、印字機構部３において印字されたカード２５
は、フィードローラ７ｂによって排出される。サーマル
ヘッド駆動制御部８は、サーマルヘッド４の各発熱素子
に対して印字のための駆動電圧を供給する（詳細は後述
する）。サーマルヘッド押圧力制御部９は、印字機構部
３がカード２５をプラテン６に押圧する力を制御する。
プリンタコントローラ１０は、サーマルヘッド駆動制御
部８およびサーマルヘッド押圧力制御部９の動作を制御
する。

【００１３】次に、印字機構部３の構成および動作につ
いて、図２を参照して詳細に説明する。

【００１４】図２（ａ）は、印字を行ってないときの状
態を示す図であり、マウント部１１に取付けられている
サーマルヘッド４は、プラテン６の上方に待機してい
る。マウント部１１は、スプリング１２を介してアーム
１４に保持されており、アーム１４の上面に設けてある
カムフォロワー１６は、カムスプリング１３によってカ
ム２４と接触している。カム２４はステップモータ１５
に結合されており、ステップモータ１５は、サーマルヘ
ッド押圧力制御部９によって駆動される。

【００１５】印字動作が開始されると、図２（ｂ）に示
すように、カム２４は、サーマルヘッド押圧力制御部９
によって駆動されるステップモータ１５によって矢印Ａ
方向に回転する。これによってカムフォロワー１６が押
下げられるためにアーム１４が下降し、スプリング１２
を介してアーム１４に連結されているマウント部１１も
下降し、マウント部１１に取付けられているサーマルヘ
ッド４がカード２５と接触する。この状態では、スプリ
ング１２はまだ自然長であり、サーマルヘッド４はカー
ド２５と接触しているが押圧力はかかっていない状態で
ある。

【００１６】引続きカム２４が矢印Ａ方向に回転する
と、図２（ｃ）に示すように、カムフォロワー１６が押
下げられてアーム１４が下降するが、サーマルヘッド４
がカード２５と接触しているためにマウント部１１は下
降することができない。このためスプリング１２が伸長
され（伸長距離ｘ＝０〜３．５mm）、サーマルヘッド４
はカード２５に押圧力をかける。このときのスプリング
１２の伸長距離は、サーマルヘッド押圧力制御部９によ
るステップモータ１５の回転角度によるため、サーマル
ヘッド４によるカード２５への押圧力を制御することが
できる。

【００１７】次に、サーマルヘッド駆動制御部８の構成
および動作について、図３を参照して詳細に説明する。

【００１８】サーマルヘッド駆動制御部８は、サーマル
ヘッド４の複数個の発熱素子のそれぞれに対して、図３
に示す発熱素子駆動回路を有している。図３において、
ドライブ回路１８は、フリップフロップ回路１７がセッ
トされたとき、印字周期信号発生回路２６からの信号に
従って発熱素子１９に対して駆動電圧を供給する。これ
によって発熱素子１９が発熱するが、発熱素子１９と直
列に接続されているサーミスタ２０も、発熱素子１９の
発熱に応じてその抵抗値を変化させる。サーミスタ２０
の両端の電圧は、アンプ２１で増幅されてコンパレータ
２２に入力し、そこで基準電圧と比較される。この基準
電圧は、発熱素子１９の発熱温度とアンプ２１で増幅さ
れたサーミスタ２０の両端の電圧との関係をあらかじめ
実験によって求めてあるデータに基づいて設定されてい
る値であり、サーマルヘッド駆動制御部８に内蔵してい
るメモリにデータベースとし格納してある。このように
して、発熱素子１９は、目標温度に到達するまで駆動電
圧を供給される。コンパレータ２２がサーミスタ２０の
両端の電圧が基準電圧を超えたことを検出すると、スイ
ッチング回路２３が動作してフリップフロップ回路１７
をリセットすると共に、サーマルヘッド押圧力制御部９
に対して信号を送出する。これにより、ドライブ回路１
８の動作が停止し、発熱素子１９の発熱の発熱も停止す
る。このようにして、サーマルヘッド４は、各発熱素子
の温度が目標温度に到達するように、発熱素子毎にその
駆動電圧の供給を制御することができる。

【００１９】次に、上述のように構成したサーマルプリ
ンタの動作について、図４および図５を参照して説明す
る。

【００２０】図１の実施形態の全体の動作は、図４に示
すように、カード収納箱１に収容されているカード２５
の最下位のカードがカード繰出し機構部によって送り出
され、フィードローラ７ａによってアンテナ部２の位置
まで搬送されると（ステップ３１）、アンテナ部２は、
カード２５のＩＣに対して無線方式によって非接触でデ
ータの書込みや書込んだデータのベリファイリードを行
なう（ステップ３２）。この動作が終了すると、カード
２５は、印字機構部３まで搬送され、印字機構部３にお
いて印字処理をされて（ステップ３３）、フィードロー
ラ７ｂによって排出される。

【００２１】印字機構部３は、図５に示すように動作す
る。すなわち、ステップモータ１５によって駆動するこ
とによってカム２４を回転させると、プラテン６の上方
に待機している（図２（ａ）の状態）サーマルヘッド４
が下降し、カード２５と接触する（図２（ｂ）の状
態）。この状態から引続いてカム２４を回転させると、
スプリング１２が伸長されて（図２（ｃ）の状態）、サ
ーマルヘッド４はカード２５を通常の押圧力（２００ｇ
／ｃｍ）で押圧する（ステップ４１）。この状態となる
と、サーマルヘッド駆動制御部８は、サーマルヘッド４
の発熱素子に対して印字電圧を印加する（ステップ４
２）。表面の凹凸がなく平坦な印字媒体に対して印字を
するとき、サーマルヘッド４の各発熱素子が印字媒体と
密着して熱転写用のインクリボン５のインクを溶融して
印字媒体に転写するが、このときのインクを溶融するの
に必要な各発熱素子の発生熱エネルギー、すなわち各発
熱素子の温度ｘ₀は、それに到達するまでの時間ｔ₁と
共に事前に判明している。従ってこの温度ｘ₀を基準温
度として図３の発熱素子駆動回路によって各発熱素子の
温度を検出しながら印字動作を進行させる（ステップ４
３）。すなわち、各発熱素子の温度が時間ｔ₁を経過し
てすべて温度ｘ₀に到達しているときは、印字電圧の印
加を停止してカード２５を１ドットラインだけ搬送して
次のドットラインの印字を行うが、時間ｔ₁を経過して
も温度ｘ₀に到達していない発熱素子があるときは、そ
の発熱素子に対して印字電圧の印加を継続する。

【００２２】時間ｔ₁を経過する前、すなわち時間ｔ₀
（ｔ₀＜ｔ₁）迄に温度ｘ₀に到達した発熱素子があり
（ステップ４４）、その発熱素子が時間ｔ₁を経過した
時点で温度ｘ₀よりも高い温度ｘ₁（ｘ₀＜ｘ₁）に到
達したときは（ステップ４８）、このときの印字媒体の
表面に凹凸があり、その凹凸のためにサーマルヘッド４
と印字媒体との密着が不充分であるため、発熱素子の熱
エネルギーがインクリボン５に充分に伝達されないで発
熱素子に蓄積されているためであると判断し、サーマル
ヘッド押圧力制御部９によってステップモータ１５を駆
動してカム２４を回転角度を大きくすることにより、サ
ーマルヘッド４の押圧力を上昇させる（ステップ４
９）。この後、再度その発熱素子の温度を測定し（ステ
ップ５０）、温度ｘ₀の近傍まで低下しているときは
（ステップ５１）、サーマルヘッド４と印字媒体との密
着性が改善されて充分な濃度でインクの転写が行われた
と判断し、ステップ４６に移行する。ステップ５１にお
いて温度ｘ₀の近傍まで低下していないときは、ステッ
プ４９に戻って上述の動作を繰返す。

【００２３】ステップ４４において、時間ｔ₀（ｔ₀＜
ｔ₁）迄に温度ｘ₀に到達した発熱素子がない場合は、
一定時間毎に発熱素子の温度を測定し（ステップ４
５）、すべての発熱素子の温度が温度ｘ₀に到達した時
点でステップ４６に移行する。ステップ４６において
は、すべての印字範囲のドットラインフィードが終了し
たか否かを判断し、終了していないときは１ドットライ
ンのラインフィードを行って（ステップ４７）ステップ
４１に戻り、終了しているときは印字動作を終了する。

【００２４】このようにして、印字媒体の表面の凹凸の
ためにサーマルヘッド４と印字媒体との密着が不均一と
なって一部の発熱素子の温度上昇が不十分になったと
き、その発熱素子に対する印字電圧の印加を継続してす
べての発熱素子の温度が規定の温度に到達するまで待
ち、また、一部の発熱素子の温度上昇が所定の温度以上
に上昇したときは、サーマルヘッドの印字媒体に対する
押圧力を強くしてサーマルヘッドと印字媒体との密着性
を改善することにより、熱伝導率を高めてその発熱素子
の温度を低下させることにより、印字結果に濃淡が発生
せずに良好な印字品質を得ることができる。

【００２５】図１の実施形態は、本発明をラインプリン
タ方式のサーマルプリンタに適用した例であるが、本発
明をシリアルプリンタ方式のサーマルプリンタに適用す
ることは容易である。この場合、サーマルヘッドの幅
は、印字媒体の幅とほぼ同じ幅のラインプリンタ方式の
サーマルプリンタサーマルヘッドの幅のほぼ１／４とな
るため、サーマルヘッド押圧力制御部によってサーマル
ヘッドの印字媒体に対する押圧力を強くしたとき、その
密着度を高くする効果が一層大きくなる。従って印字濃
度の均一性を確保が容易になり、すぐれた印字品質を得
ることが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーマル
プリンタは、複数個の発熱素子を有するサーマルヘッド
のすべての発熱素子にサーミスタを付設し、サーミスタ
を接続して各発熱素子の温度を検出する発熱素子駆動回
路を有するサマルヘッド駆動制御部によってサーマルヘ
ッドを動作させ、また、印字機構部のサーマルヘッドに
よるカードへの押圧力をサーマルヘッド押圧力制御部に
よって制御できるようにすることにより、一部の発熱素
子の温度上昇が不十分であるときは、その発熱素子に対
する印字電圧の印加を継続してすべての発熱素子の温度
が規定の温度に到達するまで待つことができ、また、一
部の発熱素子の温度上昇が所定の温度以上に上昇したと
きは、サーマルヘッドの印字媒体に対する押圧力を強く
してサーマルヘッドと印字媒体との密着性を改善するこ
とにより、その発熱素子の温度を低下させることができ
るため、表面に凹凸がある印字媒体に対しても、印字結
果に濃淡を発生させず印字することが可能になるという
効果があり、従って良好な印字品質を得ることができる
サーマルプリンタが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態の構成を示す正面図で
ある。

【図２】図１の実施形態の印字機構部の動作状態を示す
正面図である。

【図３】図１の実施形態のサーマルヘッド駆動回路を示
す回路図である。

【図４】図１の実施形態の全体の動作を示すフローチャ
ートである。

【図５】図１の実施形態の印字動作を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１カード収納箱２アンテナ部３印字機構部４サーマルヘッド５インクリボン６プラテン７ａ・７ｂ・フィードローラ８サーマルヘッド駆動制御部９サーマルヘッド押圧力制御部１０プリンタコントローラ１１マウント部１２スプリング１３カムスプリング１４アーム１５ステップモータ１６カムフォロワー１７フリップフロップ回路１８ドライブ回路１９発熱素子２０サーミスタ２１アンプ２２コンパレータ２３スイッチング回路２４カム２５ＩＣカード（カード）２６印字周期信号発生回路３１〜３３・４１〜５１ステップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の発熱素子と前記複数個の発熱素
子のそれぞれに付設した複数個のサーミスタとを有する
サーマルヘッドと、前記サーマルヘッドを搭載し印字媒
体に対し前記サーマルヘッドを押圧することによって印
字を行う印字機構部と、前記複数個のサーミスタのそれ
ぞれの温度を検出して対応する発熱素子に対して駆動電
圧の供給を行う複数個の発熱素子駆動回路を有するサマ
ルヘッド駆動制御部と、前記発熱素子駆動回路によって
一部の発熱素子の温度が所定の温度以上に上昇したこと
を検出したとき前記サーマルヘッドの前記印字媒体に対
する押圧力を強くするサーマルヘッド押圧力制御部とを
備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項２】前記サーマルヘッドの前記発熱素子に対
して駆動電圧を供給するドライブ回路と、前記ドライブ
回路の動作状態をセットするフリップフロップ回路と、
前記発熱素子に直列に接続されている前記サーミスタの
両端の抵抗値を検出して増幅するアンプと、前記アンプ
の出力信号と基準電圧とを比較して前記フリップフロッ
プをリセットするとともに前記サーマルヘッド押圧力制
御部に対して信号を送出するコンパレータとを有する前
記発熱素子駆動回路を具備する前記サマルヘッド駆動制
御部を備えることを特徴とする請求項１記載のサーマル
プリンタ。
【請求項３】前記印字機構部に前記サーマルヘッドを
昇降させるカムと前記カムの回転運動を駆動するステッ
プモータとを設け、前記サーマルヘッド押圧力制御部に
よって前記カムの回転角度を制御することを特徴とする
請求項１または請求項２記載のサーマルプリンタ。