JP2004025632A - Thermal head controller and printer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーマルプリンタに含まれるサーマルヘッドを制御するためのサーマルヘッド制御装置及びこれを備えたプリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】
サーマルプリンタは、多数の発熱素子が配列されたサーマルヘッドを有している。これら多数の発熱素子のうち印刷データのオンドットに対応した発熱素子に通電が行われると、インクリボンのインクが用紙に転写されるか(熱転写方式)又は用紙自体が発色すること(感熱記録方式)によって、印刷データに基づく画像が用紙に形成される。
【0003】
係るサーマルプリンタでは、カスレのない所望濃度以上の濃度を有する画像を得ようとすると、発熱素子への通電量(発熱素子に供給される駆動電圧(ヘッド電圧)と通電時間とで規定される)を一定量以上にしなければならない。一方で、発熱素子への通電量を上記一定量より多くしても、電力消費量が増えるだけで実質的に印刷される画像の濃度は変わらない。そのため、発熱素子への通電量は、画像がカスレない範囲で必要最小限とすることが好ましい。
【0004】
かかる必要最小限の通電量は、発熱素子の環境温度に依存する。通常、環境温度が高ければ必要最小限の通電量は減少し、環境温度が低ければ必要最小限の通電量は増加する。そこで、発熱素子の通電量制御においては、ヘッド電圧を考慮しつつ、センサで検出した環境温度に基づいて通電時間が制御される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の環境温度に基づいて決定された通電時間は、商用電源のようなほぼ一定電圧に保持された電源を想定したものであり、バッテリのような時間の経過にしたがって電圧が大きく変動する電源に対しては十分考慮されておらず、誤差が大きいのが実状である。そのため、電源としてバッテリが用いられる場合、印刷画像がカスレてしまうのを防止するために、通電量が常に必要最小限の通電量を超えるように発熱素子への通電時間を長めに設定しておく必要がある。従って、バッテリの消耗が早まってそのバッテリでの総印刷可能時間が短いものになるという事態が発生しており、その解決が望まれている。また、電源として商用電源が用いられる場合にも、カスレのない画像を得るための必要最小限の通電量が確保される範囲内で発熱素子への通電時間をできるだけ短い時間に制御することで、消費電力をより削減することが望まれている。これらの要望を満たすためには、発熱素子への通電量と実際の所要通電量(例えばカスレのない画像を得るための必要最小限の通電量)との誤差が今まで以上に小さくなるように通電時間をより緻密に制御することが必要である。
【0006】
そこで、本発明の一つの目的は、発熱素子への通電量が今まで以上に実際の所要通電量に近づくように通電時間を制御することができるサーマルヘッド制御装置及びこれを備えたプリンタを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、サーマルヘッドに含まれる多数の発熱素子のうちオンドットに対応した発熱素子への通電時間を制御するためのサーマルヘッド制御装置において、前記発熱素子への通電時間が、前記発熱素子に印加されるヘッド電圧の関数である主因子とその温度補正因子とに基づいて決定されると共に、前記温度補正因子が前記発熱素子の環境温度及びヘッド電圧の関数として決定される変数であることを特徴としている(請求項1)。
【0008】
本発明によると、発熱素子への通電時間を主因子と共に決定する温度補正因子が発熱素子の環境温度だけの関数ではなく環境温度及びヘッド電圧の関数として決定されるために、係る通電時間内での発熱素子への通電量を今までよりもさらに所要通電量(例えばカスレのない印刷画像を得るための必要最小限の通電量)に近づけることができる。従って、今までよりも通電時間を短めに設定してもカスレた画像が印刷されることが少ない高品質の画像が得られるようになる。そのため、電力消費量を抑制することが可能となって、電源としてバッテリが用いられた場合であっても、比較的長い総印刷可能時間が得られる。
【0009】
また、本発明において、前記温度補正因子はそれぞれがヘッド電圧の関数である複数の項を有しており、これら複数の項には、前記発熱素子の環境温度及びヘッド電圧の両方の関数である項と、ヘッド電圧だけの関数である項とが存在していてよい(請求項2)。
【0010】
この構成によると、発熱素子への通電量をさらに実際の所要通電量に近づけることが可能となる。従って、電力消費量の一層の低減化によってさらに長い総印刷可能時間が得られる。
【0011】
また、本発明は、別の観点においては、請求項1又は2に記載のサーマルヘッド制御装置と、サーマルヘッドと、ヘッド電圧を検出するためのヘッド電圧検出手段と、前記発熱素子の環境温度を検出するための環境温度検出手段とを備えているプリンタである(請求項3)。
【0012】
この構成によると、上述した効果をそれぞれ奏する優れた特性のプリンタを得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0014】
まず、本発明の一実施の形態によるサーマルヘッド制御装置を含むプリンタの概略構造を、図1から図4までを参照しながら説明する。図1に斜視図が示されるプリンタ1は感熱印字式のものであって、携帯型のパーソナルコンピュータとともに持ち歩いて使用することを想定して設計されたものである。このプリンタ1は平面視での大きさがA6サイズ又はA7サイズ程度とされ、かつ、厚みが略2cmあるいはそれ以下の、コンパクト性を特に強調した構成となっている。
【0015】
プリンタ1はコンピュータに、図示しないケーブルを介して接続されている。ユーザがコンピュータ側のプログラムに対し印刷を指示すると、そのプログラムが印刷指令を生成し、プリンタ1はこの印刷指令をコンピュータから受け取って印刷動作を行うように構成されている。なお、印刷のための電力は、プリンタ1内部に備える充電式のバッテリ(図示せず)から供給されるようになっている。
【0016】
プリンタ1の本体ケース2は、枠体3の下面を下カバー4で覆うとともに、上面の一部を上カバー5で覆って形成されている。枠体3の上面側のうち上カバー5で覆われた箇所を除いた残りの部分には、図2に示すように用紙収容部(給紙部)6が形成される。この用紙収容部6には、図3に示すように、A6〜A7サイズのカットシート状の感熱紙(被記録媒体。以下「用紙」と称する)7をパッケージ材8の内部に複数枚収納した用紙パッケージ9を、セットできるようになっている。また、用紙収納部6の下部において水平に延在する枠体3の下方には、プリンタ1各部の動作を制御するための制御部31(図5参照)が配置されている。制御部31は、本発明によるサーマルヘッド制御装置の一実施の形態である。
【0017】
用紙収容部6の底板部の端部には図2に示すように、反射型のパッケージ検知センサ23が、その受光部を上方へ向けながら4つ並べて埋め込まれている。一方、用紙パッケージ9のパッケージ材8においては、センサ23の位置に対向する位置に、用紙の種類に関する情報を示した識別マークが付されている(図示せず)。この識別マークは、パッケージ検知センサ23の数に対応して4箇所並べて設けられるとともに、4箇所のうち0〜3箇所が黒く着色される一方、残りの箇所は着色されずパッケージ材8の下地の色(白)が残されている。この白黒のパターンは、パッケージ材8の内部に収納される用紙の種類(例えば、通常タイプの感熱紙、二色発色が可能な感熱紙、ラベル紙、二枚同時印字が可能な複写紙など)に応じて、予め定められている。プリンタ1はこのパターンをパッケージ検知センサ23で読み取ることで、用紙の種類を自動的に識別するようになっている。
【0018】
4箇所の白黒の組み合わせのパターンは24=16通りが考えられるが、4箇所とも黒く着色するパターンは用いないこととしている結果、表せる用紙の種類の数は、16−1=15種類となる。なお、4箇所の全てを黒く着色したパターンをパッケージ材8に付さないのは、用紙パッケージ9が用紙収容部6にそもそもセットされていないときは、パッケージ検知センサ23は4つとも反射光を検知せず黒を検出することを利用して、パッケージ検知センサ23がいずれも黒を検出した場合は、用紙パッケージ9が用紙収容部6にセットされていないものとプリンタ側が判別できるようにするためである。
【0019】
用紙収容部6の上方は蓋体10にて覆われ、この蓋体10は図2に示すように回動自在とされる。本体ケース2側には図示しないロック機構が設けられており、前述のように用紙収容部6に用紙パッケージ9をセットした状態で、図3に示すように蓋体10を閉じてロックできるようになっている。
【0020】
用紙収容部6の一側の端部には、用紙分離部11としてのピックアップローラ12および分離ブロック13等が配置されている。また、上カバー5の下方には、後に詳述する印刷機構部(印字部)14としてのサーマルヘッド15、プラテンローラ16、ペーパーガイド17が配置されている。
【0021】
用紙分離部11の詳細について説明する。用紙収容部6の、印刷機構部14に近い側の端部には、ピックアップローラ12と分離ブロック13とが設けられている。ピックアップローラ12に近接して配置された分離ブロック13のピックアップローラ12側には、ピックアップローラ12の用紙送り出し方向に対して傾斜した分離案内面13aが設けられている。蓋体10の用紙収容部6側を向く内面には、押圧板18が回動自在に支持されている。この押圧板18と蓋体10との間にはコイル状の付勢バネ19が介在している。付勢バネ19は、押圧板18に対し、押圧板18を下方へ回動させる向きの付勢力を常時作用させている。
【0022】
用紙パッケージ9は、印字面を下側へ向けながら積層された状態で内部に収納されている用紙7のうち、最も下側に位置する用紙7の下面をパッケージ材8から一部露出させた状態で、用紙収容部6にセットされる。そして、蓋体10を閉じてロックした際には、付勢バネ19により下方へ付勢される押圧板18が、パッケージ材8を介して、用紙7の露出した部分をピックアップローラ12側へ押し付け、その用紙7の下面をピックアップローラ12に接触させる。
【0023】
そのため、ピックアップローラ12が回転駆動すると、ピックアップローラ12に接触する最下層の用紙7に搬送力が加えられる。そして、分離ブロック13の分離案内面13aの分離作用とあいまって、最下層に位置する一枚の用紙7のみが分離されて送り出される。
【0024】
印刷機構部14の詳細について説明する。分離ブロック13に隣接した位置には、プラテンローラ16が回転自在に取り付けられている。プラテンローラ16の外周面に近接した位置には、ペーパーガイド17が配置されている。図4の拡大図に示すように、ペーパーガイド17には、プラテンローラ16の外周面に沿うように、断面が横向き略「U」字状となるような凹湾曲状の摺接面17aが形成されている。ペーパーガイド17と本体ケース2との間には押圧コイルバネ20が設けられており、摺接面17aをプラテンローラ16の外周面に向けて付勢するようになっている。
【0025】
この構成において、前述の用紙分離部11で分離された用紙7は、ピックアップローラ12により搬送されて、分離ブロック13の下端と、用紙の向きをプラテンローラ16側へ向けるためのガイド板21との間を通過する。用紙7はこのガイド板21により案内され、プラテンローラ16の下面側から、プラテンローラ16とペーパーガイド17との間に送られる。そして用紙7は、プラテンローラ16の外周面とペーパーガイド17の摺接面17aとの間で保持されつつ、プラテンローラ16の回転駆動により横向きU字状に反転されながら搬送され、印字面を上側に向けながらプラテンローラ16の上面側に至る。
【0026】
プラテンローラ16の上面側に位置するサーマルヘッド15は、印字部たる発熱体部15aを有し、発熱体部15aにおいては小さな発熱素子28(図5参照)が用紙幅方向に多数並べられている。サーマルヘッド15は回動軸15bまわりに回動可能に設けられて、発熱体部15aがプラテンローラ16の上面に接離可能とされている。なお、このようにサーマルヘッド15を回動自在に構成したのは、プラテンローラ16とペーパーガイド17との間で用紙7が詰まった場合におけるジャム紙除去作業において、サーマルヘッド15が作業の邪魔にならないようにするためである。
【0027】
サーマルヘッド15には捩りコイルバネタイプのスプリング22の一端が係止されて、サーマルヘッド15の発熱体部15aがプラテンローラ16上面に近接する方向の付勢力を常時加えている。この構成で、前述のように印字面を上側に向けながらプラテンローラ16により送られてくる用紙7の上面にサーマルヘッド15の発熱体部15aが接触し、この接触する箇所において用紙7に印字がなされる。
【0028】
サーマルヘッド15はラインヘッド型とされ、搬送されてくる感熱型の用紙7に対し、用紙7の搬送方向に直交する方向に延びるライン毎に、任意の文字や画像を印刷することができる。一本のラインにつき印刷する際の印刷幅は、印刷対象の用紙7の幅に略等しく設定されている。
【0029】
このようにサーマルヘッド15を印刷ヘッドとして用いるのは、被記録媒体として感熱紙を用いることで、インクやインクリボンなどの消耗品が不要とできるほか、インクの供給のための機構などを省略でき、プリンタ1をコンパクトに構成できるからである。
【0030】
感熱紙としては、サーマルヘッド15の加熱により発色する発色層を有する感熱発色タイプのものや、加熱により穿孔される穿孔層を基材層上に積層した感熱穿孔タイプのもの等、種々のものを使用できる。
【0031】
図4に示すように、サーマルヘッド15の下側面には、ヘッドドライバ26及びサーミスタ27が配置されている。ヘッドドライバ26は、上述した制御部31からの命令を受けて発熱素子28の駆動信号を生成し、それを発熱体部15aに供給する。サーミスタ27は、発熱素子28の環境温度を検出するためのセンサとして機能する。
【0032】
分離ブロック13には、プラテンローラ16の用紙送り出し方向に対して傾斜した排紙ガイド面13bが形成されている。サーマルヘッド15の発熱体部15aにより印字がなされた後の用紙7は、排紙ガイド面13bにより案内されて、図1に示すように、本体ケース2の上カバー5と前記蓋体10とがなす隙間から、蓋体10の上側へ排紙される。
【0033】
次に、プリンタ1における通電時間制御の詳細について、図5及び図6をさらに参照して説明する。図5は、通電時間制御に関連したプリンタ1のブロック図であり、図6は、通電時間制御に関するプリンタ1の動作を説明するためのフローチャートである。なお、図5において、ピックアップローラ12を回転させるためのモータなどの通電時間制御に関連の少ない部材の図示を省略している。
【0034】
図5に示すように、プリンタ1の制御部31には、t値算出部32、f値算出部33、判断部34、信号生成部35、ヘッド電圧記憶部36、環境温度記憶部37、タイマー38が設けられる。これらは、制御部31内に配置されたCPU、RAMなどのハードウェアと、プリンタ1の制御プログラムなどのソフトウェアとが組み合わせされることにより構築されるものである。
【0035】
制御部31には、サーミスタ27から発熱素子の環境温度を示す信号が与えられると共に、ヘッドドライバ26からヘッド電圧を示す信号が与えられる。例えば、ヘッド電圧を示す信号は、ヘッド電圧を直列接続された抵抗で分圧した信号であってよい。ヘッド電圧を示す信号及び発熱素子の環境温度を示す信号は、例えばCPUのアナログ入力ポートに直接供給される。そして、ヘッド電圧を示す信号及び発熱素子の環境温度を示す信号は、デジタル信号として、ヘッド電圧記憶部36及び環境温度記憶部37にそれぞれ記憶される。
【0036】
t値算出部32は、以下に示す式(1)にしたがって、発熱素子への通電開始から所定の温度測定間隔(本実施の形態では250μs)ごとに後述の通電終了条件が満たされるまで、t値(=tk(v))を順次算出する。kは自然数であって、発熱素子への通電開始時刻からt値が算出されるごとに1ずつ増加していく。つまり、最初に算出されたt値はt1(v)、その250μs後に算出されたt値はt2(v)、その250μs後に算出されたt値はt3(v)とされる。
【0037】
【数1】
【0038】
式(1)において、t0k(v)は通電時間を決定する主因子であって、ヘッド電圧の大きさに応じた値を持っている。t0k(v)の値は、所定範囲に区切られたヘッド電圧とそれぞれ対応させたテーブルに記憶されている。そして、t値算出部32は、ヘッド電圧記憶部36に記憶されたヘッド電圧に対応したt0k(v)をテーブルから読み出す。或いは、t値算出部32は、所定の演算式に基づいてヘッド電圧記憶部36に記憶されたヘッド電圧からt0k(v)を算出してもよい。
【0039】
式(1)の右辺内のt0k(v)以外の部分は、主因子に対する温度補正因子である。AD(温度)は、サーミスタ27から制御部31に与えられて環境温度記憶部37に記憶された電圧であって発熱素子28の環境温度を表しており、温度が上昇するに連れて小さくなる。
【0040】
a(v)及びb(v)は共にプリンタ機種に応じて定められる補正係数であって、ヘッド電圧の大きさに応じた値を持っている。a(v)及びb(v)の値は、所定範囲に区切られたヘッド電圧とそれぞれ対応させたテーブルに記憶されている。そして、t値算出部32は、ヘッド電圧記憶部36に記憶されたヘッド電圧に対応したa(v)及びb(v)をテーブルから読み出す。或いは、t値算出部32は、所定の演算式に基づいてヘッド電圧記憶部36に記憶されたヘッド電圧からa(v)及びb(v)を算出してもよい。
【0041】
t値算出部32は、上述したt0k(v)、AD(温度)、a(v)及びb(v)の値から、式(1)に基づいてtk(v)を算出する。或いは、温度及びヘッド電圧の異なる組み合わせごとにtk(v)の値がテーブルに記憶されており、t値算出部32がtk(v)をテーブルから読み出してもよい。
【0042】
このようにして算出されたtk(v)の値は、その時点での発熱素子の環境温度及びヘッド電圧を考慮したものとなっている。なお、t値算出部32は、所定温度制御範囲(例えば10℃〜35℃)内においてのみt値を算出し、それ以外の温度範囲では所定温度制御範囲の下限又は上限での値(例えば10℃未満では10℃でのt値、35℃を超える場合は35℃でのt値)を与えるものであってよい。
【0043】
f値算出部33は、t値が算出されるごとに、以下に示す式(2)にしたがってf(n)値を算出する。判断部34は、f値算出部33がf(n)値を算出した直後に、f(n)値がゼロ以下(f(n)≦0)となったかどうか(通電終了条件)を判断する。なお、式(2)において、Cはプリンタの機種など様々な条件に基づいて定められた定数である。
【0044】
【数2】
【0045】
信号生成部35は、印刷データのオンドットに対応した通電すべき発熱素子に適切なタイミングでヘッド電圧の印加が開始されるような、印刷データに相当する制御信号を生成してヘッドドライバ26に与える。また、信号生成部35は、判断部34によって通電中の発熱素子に関して通電終了条件が満たされたと判断されると、制御信号の生成を中止する。つまり、発熱素子は、信号生成部35が制御信号をヘッドドライバ26に供給している間だけ通電されることになる。
【0046】
このように、本実施の形態においては、f(n)値がゼロ以下になった時点でのkをnとしたとき、以下に示す式(3)にしたがって決定される時間が発熱素子への通電時間Tonとされる。なお、式(3)において、sは上述した所定の温度測定間隔を表している。タイマー38は、この所定の温度測定間隔を測定するために設けられたものである。
【0047】
【数3】
【0048】
次に、本実施の形態に基づいた通電時間制御を含む印刷手順を説明する。まず、図6のステップS1において、サーミスタ27を用いて発熱素子28の環境温度を読み取り、環境温度記憶部37に格納する。そして、ステップS2において、信号生成部35から1ライン分の印刷データがヘッドドライバ26を介してサーマルヘッド15へ転送され、これにより、ステップS3においてサーマルヘッド15への通電が開始される。そして、ステップS4において、タイマー38が250μsの計測を開始する。
【0049】
ステップS5では、タイマー38の計測開始時刻から250μsが経過したかどうかが繰り返して判断される。そして、250μs経過した場合(S5:YES)、ステップS6に進んで、ヘッドドライバ26からヘッド電圧を読み取り、ヘッド電圧記憶部36に格納する。なお、すでにヘッド電圧記憶部36にヘッド電圧が記憶されている場合には、その値が最新の値に書き換えられる。
【0050】
続いて、ステップS7では、ヘッド電圧記憶部36に記憶されたヘッド電圧に応じたt0k(v)、a(v)及びb(v)の値を、t値算出部32が上述したテーブルから読み出す。そして、ステップS8において、t値算出部32が、ステップS7で読み出したt0k(v)、a(v)及びb(v)の値と、環境温度記憶部37に記憶されたAD(温度)とを用いて、式(1)に基づいてtk(v)を算出する。
【0051】
次に、ステップS9では、f値算出部33によって式(2)にしたがってf(n)値が算出される。続いて、ステップS10では、f(n)値がゼロ以下となったかどうかが判断部34によって判断される。f(n)>0と判断された場合(S10:NO)、ステップS4に戻って、ステップS4からステップS10にかけての動作を再度行う。
【0052】
一方、ステップS10でf(n)≦0と判断された場合(S10:YES)、ステップS11に進んで、発熱素子への通電終了処理が行われる。つまり、信号生成部35が制御信号をヘッドドライバ26に供給するのを停止する。これにより、当該発熱素子への駆動信号の供給は停止されて通電が終了する。
【0053】
引き続き、ステップS12では、1ライン分の所定印刷周期が終了したかどうかが繰り返して判断される。そして、所定印刷周期が終了した場合(S12:YES)、ステップS13に進む。ステップS13では、全ラインの印刷が終了したかどうかが判断される。そして、全ラインの印刷が終了していないと判断された場合には(S13:NO)、ステップS2に戻って、ステップS4からステップS13にかけての動作を再度行う。一方、全ラインの印刷が終了したと判断された場合には(S13:YES)、本実施の形態に係る印刷動作を終了する。
【0054】
このように、本実施の形態では、温度補正因子(式(1)右辺においてt0k(v)以外の部分)の補正係数a(v)、b(v)がそれぞれヘッド電圧の関数になっている。つまり、温度補正因子が発熱素子の環境温度(式(1)右辺においてAD(温度)で表される)とヘッド電圧との関数として決定される。従って、主因子t0k(v)だけにおいてヘッド電圧を考慮して通電時間を決定している場合よりもヘッド電圧の変動が十分に考慮されることになって小さな誤差で通電時間を決定することができる。従って、今までよりも通電時間を短めに設定してもカスレた画像が印刷されることが少なくなり高品質の画像が得られるようになる。そのため、電力消費量を抑制することが可能となって、電源としてバッテリが用いられた場合であっても、比較的長い総印刷可能時間が得られる。
【0055】
特に、本実施の形態では、温度補正因子の2つの項(つまり、a(v)/AD(温度)と、b(v))がともにヘッド電圧の関数である。そして、前者は発熱素子の環境温度及びヘッド電圧の両方の関数であり、後者はヘッド電圧だけの関数である。そのために、発熱素子への通電量をさらに実際の所要通電量に近づけることが可能となっており、従って、電力消費量の一層の低減化によってさらに長い総印刷可能時間が得られる。
【0056】
また、上述したような通電時間制御は、発熱素子の環境温度及びヘッド電圧の変化履歴を考慮してこれらが急激に変動した場合にも対応可能であるために、電源としてバッテリが用いられた場合のようにヘッド電圧の変動が大きく、またこれを印刷開始前にあらかじめ予測しておくことが困難であるときに有効である。
【0057】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態において2つの補正係数a(v)、b(v)がともにヘッド電圧の関数であるが、いずれか一方だけがヘッド電圧の関数で、他方は単なる定数であってもよい。通電時間制御に関する具体的な式の形は上述した式(1)〜式(3)に限られるものではなく、様々な形とすることが可能である。また、発熱素子の環境温度を検出するための環境温度検出手段やヘッド電圧を検出するためのヘッド電圧検出手段としては、上述したようなものに限らず、公知の技術をいずれも使用することが可能である。また、上述した実施の形態では、発熱素子への通電時間を制御する制御部31がプリンタ1内に配置されているが、制御部31は必ずしもプリンタ1内に配置されていなくてもよく、例えばこれと接続されたコンピュータ内に設けられていてもよい。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、通電時間内での発熱素子への通電量を今までよりもさらに所要通電量に近づけることができるので、今までよりも通電時間を短めに設定してもカスレた画像が印刷されることが少ない高品質の画像が得られるようになる。そのため、電力消費量を抑制することが可能となって、電源としてバッテリが用いられた場合であっても、比較的長い総印刷可能時間が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーマルヘッド制御装置の一実施の形態である制御部が含まれたプリンタの斜視図である。
【図2】図1に示されたプリンタの側面断面図である。
【図3】図1に示されたプリンタの用紙収容部に用紙をセットした状態を示した図である。
【図4】図1に示されたプリンタの用紙分離部及び印刷機構部の詳細を示した拡大断面図である。
【図5】図1に示されたプリンタにおける通電時間制御に関連したブロック図である。
【図6】図1に示されたプリンタにおける通電時間制御を含む印刷動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 プリンタ
15 サーマルヘッド
16 プラテンローラ
17 ペーパーガイド
26 ヘッドドライバ
27 サーミスタ
28 発熱素子
31 制御部
32 t値算出部
33 f値算出部
34 判断部
35 信号生成部
36 ヘッド電圧記憶部
37 環境温度記憶部
38 タイマー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal head control device for controlling a thermal head included in a thermal printer and a printer including the same.
[0002]
[Prior art]
The thermal printer has a thermal head on which a number of heating elements are arranged. When power is supplied to the heating element corresponding to the on-dot of the print data among these many heating elements, the ink of the ink ribbon is transferred to the paper (thermal transfer method) or the paper itself develops a color (thermal recording method). ), An image based on the print data is formed on a sheet.
[0003]
In such a thermal printer, in order to obtain an image having a density equal to or higher than a desired density without blur, the amount of current supplied to the heating element (defined by the driving voltage (head voltage) supplied to the heating element and the current supply time) Must be more than a certain amount. On the other hand, even if the amount of current supplied to the heating element is larger than the above-mentioned fixed amount, the density of the printed image is not substantially changed only by increasing the power consumption. For this reason, it is preferable that the amount of current supplied to the heating element is set to a necessary minimum as long as the image is not blurred.
[0004]
The required minimum amount of current depends on the environmental temperature of the heating element. Normally, the required minimum amount of power supply decreases when the environmental temperature is high, and the required minimum amount of power supply increases when the environmental temperature is low. Therefore, in controlling the amount of power supply to the heating element, the power supply time is controlled based on the environmental temperature detected by the sensor while taking into account the head voltage.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the energization time determined based on the above-described environmental temperature is based on a power supply that is maintained at a substantially constant voltage such as a commercial power supply, and the voltage greatly fluctuates as time passes, such as a battery. The fact is that power supplies are not sufficiently considered and errors are large. Therefore, when a battery is used as a power source, the energization time to the heating element is set to be longer so that the energization amount always exceeds the minimum necessary energization amount in order to prevent a printed image from being blurred. There is a need. Therefore, a situation has occurred in which the battery is quickly consumed and the total printable time with the battery is shortened, and a solution is desired. Further, even when a commercial power supply is used as the power supply, by controlling the energization time to the heating element to a time as short as possible within a range in which a necessary minimum energization amount for obtaining a blur-free image is secured. It is desired to further reduce power consumption. In order to satisfy these demands, the error between the amount of current supplied to the heating element and the actual required amount of current (for example, the minimum amount of current required to obtain an image without blurring) should be reduced more than ever. It is necessary to control the energization time more precisely.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a thermal head control device capable of controlling the energization time so that the amount of energization to the heating element approaches the actual required amount of energization more than ever, and a printer including the same. It is to be.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a thermal head control device for controlling an energizing time to a heating element corresponding to an on-dot among a large number of heating elements included in a thermal head. The energization time is determined based on a main factor that is a function of the head voltage applied to the heating element and its temperature correction factor, and the temperature correction factor is a function of the ambient temperature of the heating element and the head voltage. It is a variable to be determined (claim 1).
[0008]
According to the present invention, the temperature correction factor that determines the energizing time to the heating element together with the main factor is determined not as a function of only the environmental temperature of the heating element but as a function of the environmental temperature and the head voltage. Can be made closer to the required amount of power (for example, the minimum amount of power required to obtain a printed image without blurring) than before. Therefore, even if the power-on time is set shorter than before, a high-quality image in which a blurred image is hardly printed can be obtained. Therefore, power consumption can be suppressed, and a relatively long total printable time can be obtained even when a battery is used as a power supply.
[0009]
In the present invention, the temperature correction factor has a plurality of terms each of which is a function of a head voltage, and the plurality of terms are a function of both the environmental temperature of the heating element and the head voltage. There may be a term and a term that is a function of only the head voltage (claim 2).
[0010]
According to this configuration, it is possible to make the amount of current supplied to the heating element closer to the actual required amount of current. Accordingly, a longer total printable time can be obtained by further reducing the power consumption.
[0011]
According to another aspect of the present invention, there is provided a thermal head control device according to
[0012]
According to this configuration, it is possible to obtain a printer having excellent characteristics and exhibiting the above-described effects.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
First, a schematic structure of a printer including a thermal head control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
As shown in FIG. 2, four reflection type package detection sensors 23 are embedded in the end portion of the bottom plate portion of the
[0018]
The pattern of the four black and white combinations is 2 4 = 16 patterns are possible, but as a result of not using a pattern colored black at all four places, the number of types of paper that can be represented is 16-1 = 15. The reason why a pattern in which all four portions are colored black is not attached to the
[0019]
The upper part of the
[0020]
At one end of the
[0021]
The details of the
[0022]
The
[0023]
Therefore, when the
[0024]
Details of the
[0025]
In this configuration, the
[0026]
The
[0027]
One end of a torsion coil
[0028]
The
[0029]
The use of the
[0030]
As the thermal paper, various types such as a thermal coloring type having a coloring layer that develops a color by heating the
[0031]
As shown in FIG. 4, a head driver 26 and a
[0032]
The
[0033]
Next, details of the power-on time control in the
[0034]
As shown in FIG. 5, the control unit 31 of the
[0035]
The controller 31 receives a signal indicating the ambient temperature of the heating element from the
[0036]
The t-value calculating unit 32 calculates the value of t until the power supply termination condition described later is satisfied at a predetermined temperature measurement interval (250 μs in the present embodiment) from the start of power supply to the heating element according to the following equation (1). Value (= t k (V)) is sequentially calculated. k is a natural number, and increases by one each time the t value is calculated from the start time of energization of the heating element. That is, the initially calculated t value is t 1 (V) The t value calculated 250 μs after that is t 2 (V) The t value calculated 250 μs after that is t 3 (V).
[0037]
(Equation 1)
[0038]
In equation (1), t0 k (V) is a main factor for determining the energization time, and has a value corresponding to the magnitude of the head voltage. t0 k The value of (v) is stored in a table corresponding to each of the head voltages divided into a predetermined range. Then, the t value calculation unit 32 calculates t0 corresponding to the head voltage stored in the head
[0039]
T0 in the right side of equation (1) k The part other than (v) is a temperature correction factor for the main factor. AD (temperature) is a voltage supplied from the
[0040]
Both a (v) and b (v) are correction coefficients determined according to the printer model, and have values corresponding to the magnitude of the head voltage. The values of a (v) and b (v) are stored in a table corresponding to each of the head voltages divided into a predetermined range. Then, the t value calculation unit 32 reads a (v) and b (v) corresponding to the head voltage stored in the head
[0041]
The t value calculation unit 32 calculates the value of t0 described above. k From the values of (v), AD (temperature), a (v) and b (v), t k (V) is calculated. Alternatively, t for each different combination of temperature and head voltage. k The value of (v) is stored in the table, and the t value calculation unit 32 k (V) may be read from the table.
[0042]
The t calculated in this way k The value of (v) takes into account the environmental temperature of the heating element and the head voltage at that time. The t value calculation unit 32 calculates the t value only within a predetermined temperature control range (for example, 10 ° C. to 35 ° C.), and in the other temperature range, the value at the lower limit or the upper limit (for example, 10 ° C.) of the predetermined temperature control range. If it is less than 0 ° C, the t value at 10 ° C, and if it exceeds 35 ° C, the t value at 35 ° C) may be given.
[0043]
Each time the t value is calculated, the f value calculation unit 33 calculates the f (n) value according to the following equation (2). The determination unit 34 determines whether or not the f (n) value has become equal to or less than zero (f (n) ≦ 0) immediately after the f-value calculation unit 33 calculates the f (n) value (energization termination condition). . In the equation (2), C is a constant determined based on various conditions such as a printer model.
[0044]
(Equation 2)
[0045]
The signal generation unit 35 generates a control signal corresponding to the print data so that the application of the head voltage is started at an appropriate timing to the heating element to be energized corresponding to the on-dot of the print data, and sends the control signal to the head driver 26. give. In addition, the signal generation unit 35 stops generating the control signal when the determination unit 34 determines that the energization termination condition is satisfied for the heating element that is energized. That is, the heating element is energized only while the signal generation unit 35 supplies the control signal to the head driver 26.
[0046]
As described above, in the present embodiment, when k at the time when the f (n) value becomes equal to or less than zero is set to n, the time determined according to the following expression (3) is applied to the heating element. The energization time is Ton. In the equation (3), s represents the above-mentioned predetermined temperature measurement interval. The timer 38 is provided for measuring the predetermined temperature measurement interval.
[0047]
[Equation 3]
[0048]
Next, a printing procedure including power-on time control based on the present embodiment will be described. First, in step S <b> 1 of FIG. 6, the environmental temperature of the heating element 28 is read using the
[0049]
In step S5, it is repeatedly determined whether 250 μs has elapsed from the measurement start time of the timer 38. When 250 μs has elapsed (S5: YES), the process proceeds to step S6, where the head voltage is read from the head driver 26 and stored in the head
[0050]
Subsequently, in step S7, t0 according to the head voltage stored in the head
[0051]
Next, in step S9, the f (n) value is calculated by the f value calculation unit 33 according to equation (2). Subsequently, in step S10, the determination unit 34 determines whether the f (n) value has become zero or less. When it is determined that f (n)> 0 (S10: NO), the process returns to step S4, and the operation from step S4 to step S10 is performed again.
[0052]
On the other hand, if it is determined in step S10 that f (n) ≦ 0 (S10: YES), the process proceeds to step S11, and a process of terminating the power supply to the heating element is performed. That is, the signal generation unit 35 stops supplying the control signal to the head driver 26. Thus, the supply of the drive signal to the heating element is stopped, and the energization ends.
[0053]
Subsequently, in step S12, it is repeatedly determined whether or not the predetermined printing cycle for one line has ended. Then, when the predetermined printing cycle has ended (S12: YES), the process proceeds to step S13. In step S13, it is determined whether printing of all lines has been completed. If it is determined that printing of all the lines has not been completed (S13: NO), the process returns to step S2, and the operation from step S4 to step S13 is performed again. On the other hand, if it is determined that the printing of all lines has been completed (S13: YES), the printing operation according to the present embodiment ends.
[0054]
As described above, in the present embodiment, the temperature correction factor (t0 on the right side of Equation (1)) k The correction coefficients a (v) and b (v) of (parts other than (v)) are functions of the head voltage. That is, the temperature correction factor is determined as a function of the ambient temperature of the heating element (represented by AD (temperature) on the right side of Equation (1)) and the head voltage. Therefore, the main factor t0 k In the case of (v) only, the fluctuation of the head voltage is sufficiently considered as compared with the case where the energizing time is determined in consideration of the head voltage, so that the energizing time can be determined with a small error. Therefore, even if the energization time is set shorter than before, a blurred image is less likely to be printed, and a high-quality image can be obtained. Therefore, power consumption can be suppressed, and a relatively long total printable time can be obtained even when a battery is used as a power supply.
[0055]
In particular, in the present embodiment, the two terms of the temperature correction factor (that is, a (v) / AD (temperature) and b (v)) are both functions of the head voltage. The former is a function of both the ambient temperature of the heating element and the head voltage, and the latter is a function of only the head voltage. For this reason, the amount of current supplied to the heating element can be made closer to the actual required amount of current supplied. Therefore, a longer total printable time can be obtained by further reducing the power consumption.
[0056]
In addition, since the energization time control as described above can cope with a sudden change in the environmental temperature of the heating element and the change history of the head voltage in consideration of the change history, when a battery is used as a power supply, This is effective when the fluctuation of the head voltage is large and it is difficult to predict this before starting printing.
[0057]
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made within the scope of the appended claims. For example, in the above-described embodiment, the two correction coefficients a (v) and b (v) are both functions of the head voltage, but only one of them is a function of the head voltage and the other is a simple constant. Good. The specific form of the equation regarding the energization time control is not limited to the above-described equations (1) to (3), but may be various forms. Further, the environmental temperature detecting means for detecting the environmental temperature of the heating element and the head voltage detecting means for detecting the head voltage are not limited to those described above, and any known technique may be used. It is possible. Further, in the above-described embodiment, the control unit 31 that controls the energization time to the heating element is disposed in the
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the energization amount to the heating element within the energization time can be closer to the required energization amount than before, so that the energization time is set shorter than before. Also, a high-quality image in which a blurred image is hardly printed can be obtained. Therefore, power consumption can be suppressed, and a relatively long total printable time can be obtained even when a battery is used as a power supply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a printer including a control unit which is an embodiment of a thermal head control device of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of the printer shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which paper is set in a paper storage unit of the printer illustrated in FIG. 1;
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating details of a sheet separating unit and a printing mechanism unit of the printer illustrated in FIG. 1;
FIG. 5 is a block diagram related to power-on time control in the printer shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a flowchart for explaining a printing operation including power-on time control in the printer shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Printer
15 Thermal head
16 Platen roller
17 Paper Guide
26 Head Driver
27 Thermistor
28 Heating element
31 Control unit
32 t value calculation unit
33 f-value calculator
34 Judgment Department
35 signal generator
36 Head voltage storage
37 Environmental temperature storage
38 timer
Claims (3)
前記発熱素子への通電時間が、前記発熱素子に印加されるヘッド電圧の関数である主因子とその温度補正因子とに基づいて決定されると共に、前記温度補正因子が前記発熱素子の環境温度及びヘッド電圧の関数として決定される変数であることを特徴とするサーマルヘッド制御装置。In a thermal head control device for controlling an energizing time to a heating element corresponding to an on-dot among a large number of heating elements included in a thermal head,
The energization time to the heating element is determined based on a main factor that is a function of a head voltage applied to the heating element and a temperature correction factor thereof, and the temperature correction factor is determined based on an ambient temperature of the heating element and A thermal head controller, wherein the variable is determined as a function of a head voltage.
サーマルヘッドと、
ヘッド電圧を検出するためのヘッド電圧検出手段と、
前記発熱素子の環境温度を検出するための環境温度検出手段とを備えていることを特徴とするプリンタ。A thermal head control device according to claim 1 or 2,
Thermal head,
Head voltage detecting means for detecting a head voltage,
A printer comprising: an environmental temperature detecting unit configured to detect an environmental temperature of the heating element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002185613A JP2004025632A (en) | 2002-06-26 | 2002-06-26 | Thermal head controller and printer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
2002
- 2002-06-26 JP JP2002185613A patent/JP2004025632A/en active Pending
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