(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録材に画像を記録するための熱エネルギーを発生するサーマルヘッドと、
前記サーマルヘッドが発生した熱を蓄熱するための蓄熱部であって、前記サーマルヘッドから離れた位置に設けられた蓄熱部と、
前記サーマルヘッドから直接または熱伝導部材を介して伝達された熱を前記蓄熱部に伝達するための熱伝達部であって、前記サーマルヘッドによる記録範囲の外まで延びている熱伝達部と、を有し、
前記蓄熱部は、前記熱伝達部の前記記録範囲の外に延びている部分において前記熱伝達部と連結可能に設けられており、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態が可変に構成されていることを特徴とする、画像記録装置。
【請求項２】
前記サーマルヘッドが発生した熱を放熱するための放熱手段を有し、
前記放熱手段は、前記サーマルヘッドと前記蓄熱部の間に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
前記蓄熱部と前記熱伝達部とが互いに連結、分断可能に構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の画像記録装置。
【請求項４】
前記蓄熱部と前記熱伝達部とが互いに連結されているときの圧接力を可変に構成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の画像記録装置。
【請求項５】
前記蓄熱部と前記熱伝達部とが互いに連結されているときの、接触の面積が可変に構成されていることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項６】
前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態を制御する制御手段を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項７】
前記サーマルヘッドの温度を検出する温度センサをさらに有し、
前記制御手段は、前記サーマルヘッドの温度に応じて、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態の制御を行うことを特徴とする、請求項６に記載の画像記録装置。
【請求項８】
前記蓄熱部の温度を検出する温度センサをさらに有し、
前記制御手段は、前記蓄熱部の温度に応じて、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態の制御を行うことを特徴とする、請求項６または７に記載の画像記録装置。
【請求項９】
少なくとも前記サーマルヘッドを収納する筐体と、該筐体の内部の温度を検出する温度センサと、をさらに有し、
前記制御手段は、前記筐体の内部の温度に応じて、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態の制御を行うことを特徴とする、請求項６から８のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、記録する画像の濃度に応じて、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態の制御を行うことを特徴とする、請求項６から９のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、画像記録中の前記サーマルヘッドの温度が予め設定された温度を超えたときに、前記サーマルヘッドから前記蓄熱部に至る熱伝達路の熱抵抗を画像記録の開始前の前記熱伝達路の熱抵抗よりも小さくするように、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態を制御することを特徴とする、請求項６から１０のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【請求項１２】
前記サーマルヘッドは画像記録装置に固定されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーマルヘッドを有し、画像情報に基づいて被記録材に印刷する画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像記録装置としての熱転写式のプリンタ装置は、１つの画素を制御する熱の大きさを容易に変更できるため、記録する画像の１つの画素に対する階調数を数百程度にすることが容易に可能である。熱転写式のプリンタ装置でフルカラー印刷を行うためには、複数色のインクを重ねて転写する必要がある。通常、イエロー、マゼンタおよびシアンの３色のインクを順次重ねて印刷する。特許文献１には、このような熱転写式のプリンタ装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のプリンタ装置は、インクシートと被記録材としての記録紙とをサーマルヘッドで圧接して、サーマルヘッドから発せられる熱エネルギーを利用して、インクシートのインクを記録紙に熱転写させる。これに伴い、プリンタ装置は、記録紙を搬送して、当該記録紙に印刷を行う。１色目のインクによる印刷が終わった後に２色目のインクによる印刷を行うが、そのために、サーマルヘッドによる、インクシートと記録紙との圧接を開放し、印刷開始位置まで記録紙を戻す（印刷中とは逆方向に記録紙を搬送する）。次に、１色目のインクによる印刷と同様に、２色目のインクによる印刷を行う。その後、同様にして、３色目のインクによる印刷を行って、フルカラー画像を記録紙に印刷することができる。
【０００４】
インクを熱転写するためにサーマルヘッドは発熱するので、印刷中に、サーマルヘッドの温度が上昇する。特許文献１では、サーマルヘッドの温度上昇を抑制するために、冷却ファンによってサーマルヘッドの冷却を行っている。また、サーマルヘッドの熱を冷却ファンへ効率よく伝達するために、熱輸送手段としてヒートパイプを用いている。また、サーマルヘッドとヒートパイプとの間には金属部材が設けられており、当該金属部材は、サーマルヘッドの熱を効率よくヒートパイプへ伝達する。さらに、冷却ファンによる冷却の効率を上げるため、ヒートパイプの末端には放熱フィンが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１６５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サーマルヘッドは、印刷動作中にサーマルヘッドに搭載されている電子部品（例えば、制御用の集積回路）の動作保証温度を超えて制御不能に至らないことが必要である。また、サーマルヘッドの温度が高すぎて低濃度の画像が適正に発色できなくなり、印刷が低品位になることを避ける必要がある。さらには、サーマルヘッドの温度が低すぎて高濃度部が適正に発色ができなくなり、印刷が低品位になることを避ける必要もある。
【０００７】
したがって、サーマルヘッドの温度は、印刷動作中に所定の上限温度を超えず、かつ所定の下限温度を超えていることが望ましい。そのため、印刷を開始する際には、サーマルヘッドが所定の下限温度を超えるのを待つことになり、速やかに印刷を行うためには、サーマルヘッドの発熱の開始後速やかに、サーマルヘッドが所定の下限温度を超えることが望ましい。
【０００８】
通常、所定の上限温度は、サーマルヘッドに搭載されている電子部品の動作保証温度、またはサーマルヘッドによって印刷される画像が適正に発色できなくなる高温側の限界温度のいずれかによって決定される。所定の下限温度は、通常、サーマルヘッドとインクと記録紙の加熱、発色特性に起因する温度であり、サーマルヘッドが印刷する画像の高濃度部が適正に発色できなくなる低温側の限界温度で決定される。
【０００９】
サーマルヘッドの温度が印刷動作中に所定の上限温度を超えないようにするには、サーマルヘッドの熱容量を大きくして、温度上昇を緩やかすることが考えられる。また、サーマルヘッドにヒートシンクを連結させて、全体としての熱容量を増大させても良い。さらには、冷却ファンによる冷却を強化することも考えられる。しかし、これらの場合には、サーマルヘッドの温度上昇が抑制されるため、サーマルヘッドの発熱開始時から、サーマルヘッドが所定の下限温度を超えるまでの時間が長くなる。つまり、印刷開始のタイミングが遅れてしまう。
【００１０】
一方で、印刷動作の開始後速やかに所定の下限温度を超えるためには、サーマルヘッドおよび／または蓄熱部の熱容量を小さくして、温度上昇を急速にすること、または冷却ファンによる冷却を弱める又は停止することが考えられる。しかし、この場合には、サーマルヘッドの温度が急激に上昇し、印刷中に所定の上限温度を超えてしまう。
【００１１】
上述のように、２つの相反する事項に対応するため、冷却ファンによる冷却を強化したうえで、一時的に空冷を弱める又は停止させることが考えられる。しかしながら、この場合には、消費電力量の増加という課題がある。これは、印刷動作中の冷却効果を強化したことで、サーマルヘッドの熱が強制的に奪い取られるため、印刷の際にサーマルヘッドに余分な熱エネルギーを投入する必要が生じるためである。特に、１色目のインクによる印刷動作と２色目のインクによる印刷動作との間の休止期間に、サーマルヘッドの温度が急速に低下するため、２色目のインクによる印刷開始時にサーマルヘッドに余分な熱エネルギーを投入する必要が生じる。したがって、サーマルヘッドの発熱後速やかに所定の下限温度を超え、印刷中にサーマルヘッドの温度が所定の上限温度を超えず、かつサーマルヘッドの消費電力量を抑制することが可能なサーマルヘッドが望まれる。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、低消費電力で、サーマルヘッドの温度変化を制御可能な画像記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の画像記録装置は、被記録材に画像を記録するための熱エネルギーを発生するサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドが発生した熱を蓄熱するための蓄熱部であって、前記サーマルヘッドから離れた位置に設けられた蓄熱部と、前記サーマルヘッドから直接または熱伝導部材を介して伝達された熱を前記蓄熱部に伝達するための熱伝達部であって、前記サーマルヘッドによる記録範囲の外まで延びている熱伝達部と、を有し、前記蓄熱部が、前記熱伝達部の前記記録範囲の外に延びている部分において前記熱伝達部と連結可能に設けられており、前記蓄熱部と前記熱伝達部の連結状態が可変に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、熱伝達路の熱抵抗が可変という場合、実質的に熱伝達路が分断され、熱抵抗が実質的に無限に大きくなることも含むものとする。
【発明の効果】
【００１５】
低消費電力で、サーマルヘッドの温度変化を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプリンタ装置の概略平面図である。
【図２】図１の２Ａ−２Ａ方向から見たプリンタ装置の概略平面図である。
【図３】ヒートパイプとヒートシンクとの連結部周辺の構成を示す概略図である。
【図４】サーマルヘッドの温度および消費電力量の時間依存性を示すグラフである。
【図５】図３はプリンタ装置内の温度センサの配置の一例と制御手段による制御ラインとを示す概略図である。
【図６】制御手段による制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図７】制御手段による制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図８】制御手段による制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】制御手段による制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るプリンタ装置の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態で詳細に説明する画像記録装置は、テープに塗布されたインクを被記録材に転写する熱転写式のプリンタ装置であるが、本発明の画像記録装置は感熱式のプリンタ装置であっても良い。さらに、本発明は、プリンタ装置に限定されず、サーマルヘッドを有する画像記録装置全般に適用可能である。
【００１８】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態におけるプリンタ装置の概略平面図であり、図２は図１の２Ａ−２Ａ方向から見たプリンタ装置の概略平面図である。プリンタ装置は、サーマルヘッド１と、サーマルヘッド１で発生した熱を蓄熱する蓄熱部と、を有する。本実施形態では、蓄熱部としてヒートシンク５を用いる。さらに、プリンタ装置は、サーマルヘッド１の熱を蓄熱部へ伝達するための、ヒートパイプ２および熱伝導媒体３を有する。また、プリンタ装置は、サーマルヘッド１の熱を放熱する放熱手段として、放熱フィン４および冷却ファン９を有していても良い。
【００１９】
サーマルヘッド１は、被記録材１０に画像を記録するための熱エネルギーを発生する。具体的には、サーマルヘッド１に備えられた、例えば熱抵抗素子のようなヒータによって熱エネルギーを発生する。発熱抵抗素子は例えばセラミックからなる基板に直線状に配列される。プリンタ装置は、サーマルヘッド１によってインクシート７と被記録材１０とを圧接した状態で、インクシート７と被記録材１０とを搬送する。これにともない、発熱抵抗素子を選択的に通電し、熱エネルギーを発生させて、被記録材１０にドットライン状に画像を記録する。本明細書において、画像とは、文字や記号なども含むものとする。
【００２０】
サーマルヘッド１は熱伝導媒体３に保持されており、ヒートパイプ２は熱伝導媒体３に接している。熱伝導媒体３は、例えば金属部材であってよく、サーマルヘッド１の熱をヒートパイプ２に伝達する。
【００２１】
また、ヒートパイプ２とヒートシンク５との連結部は、連結、分断可能に構成されている。なお、ヒートパイプ２は、密閉空間に揮発性の液体を封入し、液体の蒸発と凝縮のサイクルを繰り返す熱輸送作用を持った熱輸送手段であって良い。
【００２２】
また、プリンタ装置は、インクシート７および被記録材１０を搬送するローラ８を有しており、その機能は公知技術と同様であって良い。また、インクシート７と被記録材１０とを圧接させた状態で、サーマルヘッド１を発熱させて印刷する動作についても任意の公知技術を用いて行うことができる。サーマルヘッド１には、熱伝導媒体３を介してヒートパイプ２が取り付けられており、サーマルヘッド１で発生する熱は、ヒートパイプ２を介して、ヒートシンク５の方へ輸送される。このように、サーマルヘッド１、熱伝導媒体３、ヒートパイプ２およびヒートシンク５は、サーマルヘッドの熱を蓄熱部としてのヒートシンク５に伝達する熱伝達路を構成しており、これら各々の部材は、熱伝達路を構成する伝達路部分である。プリンタ装置は、ヒートシンク５とヒートパイプ２との連結状態（連結、分断や、連結の強弱の状態）を変化させる手段を有する。このようにして、熱伝達路の熱抵抗が可変に構成されている。
【００２３】
次に、ヒートパイプ２とヒートシンク５との連結部の周辺の構成について説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２と同じ方向からみたヒートシンク５の概略図である。ヒートシンク５は、図示のように、第１の部材３１と第２の部材３２とが連結されてなる。具体的には、第１の部材３１と第２の部材３２とが同一の回動軸３３を中心に、回動可能に連結している。第１の部材３１および第２の部材３２は、第１および第２の部材３１，３２が互いに衝突することによって、一定範囲の角度のみ回動可能になっている。また、第１の部材３１と第２の部材３２との間には圧縮ばね３４が設けられており、第１および第２の部材３１，３２は、外力のない場合には、ある状態で安定している（図３（ａ）参照。）。第１の部材３１および第２の部材３２は、カム３５によって印加される外力で回動する（図３（ｂ）参照。）。印刷装置は、カム３５を駆動するための駆動手段６を有している。
【００２４】
第１の部材３１と第２の部材３２とには凹条の溝が形成されており、これらの溝が位置合わせされて、筒状の空洞が形成されている。この空洞に、ヒートパイプ２が通されている。図３（ａ）および図３（ｂ）で示すように、第１および第２の部材３１，３２が回動すると、ヒートパイプ２とヒートシンク５との連結の圧力は、強くなったり弱くなったりする。また、ヒートパイプ２とヒートシンク５とが、分断されても良い。このようにして、熱伝達路の熱抵抗の大きさが可変となっている。
【００２５】
図３（ａ）に示す状態では、圧縮ばね３４の荷重により、ヒートシンク５とヒートパイプ２とが強く圧接された状態にある。したがって、熱伝達路の熱伝達効率が高い状態、つまり熱伝達路の熱抵抗が低い状態になっている。一方、図３（ｂ）は、圧縮ばね３４の弾性力に抗してカム３５が回転し、ヒートシンク５の、第１の部材３１と第２の部材３２とが互いに回動した状態にある。このとき、ヒートシンク５とヒートパイプ２とは離れた状態にあり、熱伝達路の熱抵抗が高い状態になっている。本明細書において、熱伝達路の熱抵抗の変化とは、熱伝達路が実質的に分断されて、熱抵抗が実質的に無限に大きくなることを含むものとする。
【００２６】
カム３５を駆動する駆動手段６は、少なくともモータ・プランジャー（不図示）や圧電素子等のアクチュエータ（不図示）を含み、ギア（不図示）やレバー（不図示）等の一般的な部品で構成されていて良い。例えば、アクチュエータの動作によってカム３５が回転することによって、ヒートパイプ２とヒートシンク５とは、圧接状態および離間状態に切り替え可能となる。もちろん、ヒートパイプ２とヒートシンク５とは、完全に離間されず、連結の圧力を弱めたり強めたりするだけであっても良い。
【００２７】
上述のように、サーマルヘッド１から、熱伝導媒体３とヒートパイプ２とを通りヒートシンク５に至るまでの、一連の熱伝達路の連結状態が可変に構成されていることで、当該熱伝達路の熱抵抗を変化させることが可能である。本実施形態では、熱伝達路の連結部は、ヒートパイプ２とヒートシンク５との間の連結部にある。しかし、熱伝達路の連結部は本実施形態の位置に限定されず、どこにあっても良い。
【００２８】
熱伝達路を構成する部材は、本実施形態に限定されず、様々変更可能である。例えば、熱伝導媒体３を除去し、サーマルヘッド１とヒートパイプ２と連結させてもよく、さらにヒートパイプ２を除去し、サーマルヘッド１とヒートシンク５を連結させても良い。
【００２９】
本実施形態では、図１に示すように、サーマルヘッド１の印刷範囲Ｐから十分に離れた、印刷範囲Ｐの外側に、熱伝達路の連結部が設けられている。サーマルヘッド１は、均一で良好な画像を得るために、高精度に調整され均一な加圧ができるように設定される必要がある。そのため、印刷範囲の内側に熱伝達路の連結部があると、当該連結部の状態の変化にともなう振動によって、特に印刷動作中の印刷画像に影響を及ぼす。しかし、図１に示すように、サーマルヘッド１の印刷範囲Ｐから離れた位置に、熱伝達路の連結部が設けられることで、印刷画像に与える影響を低減することができる。
【００３０】
本実施形態では、このようにヒートパイプ２とヒートシンク５との連結部が印刷範囲Ｐの外側にある例を説明した。しかし、連結部の動作を印刷範囲Ｐの内側で行っても印刷に影響がない場合、例えばサーマルヘッド１と熱伝導媒体３とに十分な剛性がある場合や、連結部の連結の圧力が十分に弱い場合等では、印刷範囲Ｐの内側に熱伝達路の連結部があってもよい。この場合、ヒートパイプ２を使用する必要がなければ、ヒートパイプ２は省略可能である。
【００３１】
次に、本実施形態のプリンタ装置の利点について、以下に説明する。図４（ａ）は、印刷動作中のサーマルヘッドの温度の時間変化を示したグラフであり、図４（ｂ）はサーマルヘッドで消費されたトータルの消費電力量の時間変化を示したグラフである。グラフでは、本実施形態のプリンタ装置を実線で、以下で説明する比較例１のプリンタ装置を一点鎖線で、以下で説明する比較例２のプリンタ装置を点線で示している。
【００３２】
比較例１のプリンタ装置は、熱伝達路の熱抵抗を変化させる機能を持たず、その他の構成が図１と同様の構成となっている。また、比較例２では、熱伝達路の熱抵抗を変化させる機能を持たず、図１に示すヒートシンク５を取り除いた構成となっており、特許文献１に記載の構成と同様になっている。その上で、プリンタ装置が有する冷却ファンによる冷却を、本実施形態の冷却ファンと比較して強化している。
【００３３】
グラフ中のタイミングＡは、印刷開始命令を受けてサーマルヘッド１の発熱抵抗素子に通電し始めるタイミングである。タイミングＢは、１色目のインクによる印刷が開始されるタイミングであり、この時までにサーマルヘッド１は所定の下限温度ＬＴに達していなければならない。タイミングＣは、１色目のインクによる印刷が終了するタイミングである。タイミングＤは、２色目のインクによる印刷を開始するタイミングである。タイミングＣとタイミングＤとの間に、プリンタ装置は被記録材１０を逆方向に戻し、２色目のインクによる印刷の準備を行う。タイミングＥは、２色目のインクによる印刷が終了するタイミングである。なお、実際には、２色目のインクによる印刷の後に３色目のインクによる印刷を行うが、説明および図示を簡略化するために、グラフでは、２色目のインクによる印刷が終了するまでの時間について示している。また、印刷する画像の濃度によって、サーマルヘッド１の温度及び消費電力量は変化するが、グラフでは、温度上昇および消費電力量について説明するため、最も温度上昇が顕著である最高濃度の画像を印刷範囲全体に印刷する場合について例示した。
【００３４】
まず、図４（ａ）のグラフを参照して、サーマルヘッドの温度変化について説明する。本実施形態のプリンタ装置では、ヒートパイプ２とヒートシンク５とを分断した状態（図３（ａ）参照。）で、一連の印刷動作を開始する。サーマルヘッド１に通電を開始し始めたタイミングＡでは、サーマルヘッド１の温度が低いので、急激にサーマルヘッド１の温度が上昇する。ヒートシンク５が分断されているため、サーマルヘッド１の温度変化は比較例２とほぼ同程度になる。そして、発色を開始するタイミングＢまでの間に、サーマルヘッド１の温度が所定の下限温度ＬＴに到達する。一方、比較例１のプリンタ装置では、サーマルヘッドからヒートシンクまでの熱伝達路が連結されており、全体の熱容量が大きいため、サーマルヘッドの温度上昇が遅い。したがって、上述のタイミングＢまでに、サーマルヘッドが所定の下限温度ＬＴに到達せず、印刷開始（発色開始）のタイミングを遅くせざるを得ない。
【００３５】
本実施形態では、印刷中に、サーマルヘッド１の温度が予め設定された基準温度ＢＴを超えたら、熱伝達路の熱抵抗を小さくするように制御する。具体的には、ヒートパイプ２とヒートシンク５とを連結させる。この制御のタイミングが、グラフ中にタイミングＦで示されている。それ以降は、比較例１のプリンタ装置と同等程度に、熱伝達路の熱容量が大きい状態となり、サーマルヘッド１の温度変化も比較例１と同じように、温度が上昇する過程でも下降する過程でも、緩やかに変化する。従って、冷却ファン９などの冷却を強化ことなく、印刷中にサーマルヘッド１の温度が、所定の上限温度ＵＴ超えないように制御することが可能である。
【００３６】
１色目のインクによる印刷が終了したタイミングＣから、被記録材１０を戻し終えて２色目のインクによる印刷を開始するタイミングＤまでは、サーマルヘッドの発熱抵抗素子に通電する必要がない。そのため、サーマルヘッドの温度は単調に下降する。この温度下降の過程においても、本実施形態におけるサーマルヘッド１は、比較例１と同様に、緩やかに温度変化する。一方で、比較例２におけるサーマルヘッドの温度は、冷却ファンによる冷却を強化しているため、急激に温度が低下する。したがって、本実施形態では、２色目のインクによる印刷を開始するタイミングＤにおけるサーマルヘッドの温度は、比較例２におけるサーマルヘッドの温度より高い。２色目のインクによる印刷が終了するタイミングＥまでは、再び単調に、サーマルヘッドの温度が上昇する。この温度上昇の過程では、比較例１と同様に、緩やかに温度変化するため、冷却ファンなどによる強制冷却を強化することなく、サーマルヘッドの温度を所定の上限温度ＵＴ以下に抑えることができる。
【００３７】
このように、本実施形態のプリンタ装置では、１色目のインクによる印刷の開始前に、サーマルヘッド１はヒートシンク５と熱的に分断されているため、速やかにサーマルヘッド１の温度が上昇する。さらに、印刷中に、サーマルヘッド１とヒートシンク５とをつなぎ、熱伝達路の熱抵抗を小さくすることで、それ以降のサーマルヘッド１の温度変化を緩やかにすることができる。このように、画像記録中のサーマルヘッド１の温度が予め設定された温度を超えたときに、熱伝達路の熱抵抗を画像記録の開始前の熱伝達路の熱抵抗よりも小さくするように制御する。これにより、サーマルヘッド１に熱エネルギーを投入した後、速やかに、サーマルヘッド１の温度が所定の下限温度ＬＴを超え、印刷中には、サーマルヘッド１の温度が、所定の上限温度ＵＴを超えないように制御可能である。
【００３８】
次に図４（ｂ）のグラフを参照して、サーマルヘッドのトータルの消費電力量について説明する。１色目および２色目のインクによる印刷中（タイミングＡとタイミングＣとの間、およびタイミングＤとタイミングＥとの間）には、サーマルヘッドの発熱抵抗素子に通電するため、消費電力量が単調に増加する。一方、印刷行っておらず、被記録材１０を戻している期間（タイミングＣとタイミングＤとの間）は、通電する必要がないので、消費電力量は増加しない。サーマルヘッドの温度が高いときほど、消費電力量の上昇率は小さくなっているが、これはサーマルヘッドの発熱抵抗素子を所定の温度に到達させるために必要なエネルギーが少なくて良いためである。
【００３９】
本実施形態のサーマルヘッド１では、２色目のインクによる印刷が終了するタイミングＥまでのトータルの消費電力量は、比較例１におけるプリンタ装置と同程度になっており、比較例２におけるプリンタ装置よりもトータルの消費電力量が抑制されている。これは、比較例２では、冷却ファンによる冷却を強化し、サーマルヘッドの熱を強制的に奪い取るために、サーマルヘッドの発熱抵抗素子に熱エネルギーを余分に投入する必要があるからである。特に、２色目のインクによる印刷を開始するタイミングＤにおいて、比較例１のサーマルヘッドは急激に温度低下しているため、２色目の印刷中に、余分の電力を消費する。一方、本実施形態および比較例２におけるサーマルヘッドでは、温度低下が緩やかであり、比較例１ほどサーマルヘッドの熱を奪うことがないため、サーマルヘッドに余分の熱エネルギーを投入する必要がない。したがって、トータルの消費電力量を抑えることができる。
【００４０】
上述のように、本実施形態では、発熱抵抗素子への通電開始のタイミングＡから、１色目のインクによる印刷開始のタイミングＢまでの期間を短くし、かつサーマルヘッドの消費電力量を抑制することができる。
【００４１】
２色目のインクによる印刷の終了以降、３色目のインクによる印刷が完了するまでの動作については、同様に行われるため、説明を省略する。また、３色のインクを重ねてフルカラー画像を得た後に、透明のオーバーコート層を印刷して、画像の保存性を向上させても良い。
【００４２】
上述の例では、２色目のインクによる印刷開始前の非印刷期間中に、サーマルヘッドの温度低下を抑制し、２色目のインクによる印刷をサーマルヘッドの温度が高い状態で開始させた。しかし、例えばサーマルヘッドの温度が所定の上限温度に極めて近く、上記の非印刷期間中に急速に冷却する必要がある場合には、熱伝達路の熱抵抗を大きくするよう制御して、サーマルヘッドの温度を急速に低下させても良い。
【００４３】
以上のように、第１の実施形態におけるプリンタ装置においては、熱伝達路の熱抵抗を印刷動作中に変化させることで、サーマルヘッド１の温度変化を制御することが可能である。急速な温度変化が必要な場合には、熱抵抗を大きくし、温度変化を緩やかにしたい場合には熱抵抗を小さくすることができる。このように温度制御をする結果、冷却ファン９による冷却を強化する必要がなくなるため、消費電力を抑制することができる。
【００４４】
更に、熱伝達路の熱抵抗の制御は、サーマルヘッド１の温度だけでなく、室温やプリンタ装置の内部の温度や、印刷する画像の濃淡などを総合的に勘案して行うことが望ましい。もちろん、温度の変化率や、温度が上昇中なのか下降中なのかということも考慮して、熱抵抗の制御を行ってもよく、それにより更に最適な制御が可能となる。
【００４５】
図５はプリンタ装置に設けられた温度センサの配置の一例と、温度制御に関するブロック図を模式的に示したものである。図５では、サーマルヘッド１の温度を検出する温度センサ５１と、サーマルヘッド１などが収納される筐体の内部の温度を検出する温度センサ５２と、ヒートシンク５の温度を検出する温度センサ５３と、が図示されている。これらの温度センサ５１〜５３としては、例えばサーミスタを用いることができる。温度センサ５１〜５３で検出された温度の値と印刷画像データとを、制御手段５６としてのＣＰＵが演算する。サーマルヘッド１とヒートシンク５との連結状態を変化させるための駆動手段６と、制御手段５６とは、通電制御する信号ライン５４，５５でつながっている。
【００４６】
また、例えば、印刷中に、サーマルヘッド１の温度が所定の上限温度ＵＴに近づいていても、それ以降の印刷画像の濃度が低ければ、その後のサーマルヘッドの温度上昇が小さいことから、熱伝達路の制御を行わずに印刷を続けても良い。このように、印刷する画像データに応じて、熱伝達路の熱抵抗を制御しても良い。
【００４７】
次に、熱伝達路の熱抵抗の制御を、サーマルヘッド１の温度だけでなく、印刷する画像データを総合的に考慮して決定する例を、図６および図７を用いて説明する。
【００４８】
図６は、印刷中、熱伝達路の熱抵抗が大きい状態にある場合に行うフローチャートの一例である。温度センサ５１によってサーマルヘッド１の温度を測定して、サーマルヘッド１の温度がある閾値Ｔ１以上であった場合には、それ以降の画像データの濃度を算出する。その濃度の算出値がある閾値Ｘ１以上であれば、熱伝達路の熱抵抗を小さくするように制御する。しかし、濃度の算出値がある閾値Ｘより小さければ、熱伝達路の制御を行わなくても、サーマルヘッド１が上限温度に達しないため、熱伝達路の制御を行う必要はない。画像データの濃度の算出値とは、それ以降の記録する画像の量と濃度とを、総合して算出した値であって良い。
【００４９】
図７は、印刷中、熱伝達路の熱抵抗の小さい状態にある場合に行うフローチャートの一例である。現在の温度センサ５１の温度を取得し、サーマルヘッド１の温度がある閾値Ｔ２以下であった場合、速やかに温度を上昇させるため、熱伝達路の熱抵抗を大きくするかどうかを判断する。具体的には、以降の画像データの濃度を算出し、その算出値がある閾値Ｘ２以上であれば、熱伝達路の熱抵抗を大きくする。しかし、以降の印刷画像データの濃度がある閾値Ｘ２より小さければ、熱伝達路の熱抵抗を変化させずに画像の記録を続ける。これは、低い温度のままでも十分に発色が可能であることが予想されるため、熱伝達路の熱抵抗を大きくする必要がないからである。
【００５０】
更に別の例として、ヒートシンク５の温度を測定する温度センサ５３によって、ヒートシンク５の温度を検出し、熱伝達路の熱抵抗の制御を決定するための１つの因子として考慮しても良い。更に、例えばヒートパイプ２とヒートシンク５との連結力（圧接力）を段階的に制御できれば、熱伝達路の熱抵抗を多段階に制御することができる。このように、熱伝達路の熱抵抗を多段階に制御することによって、更に適切な温度制御が可能となる。以下、サーマルヘッドの温度だけでなくヒートシンクの温度を総合的に考慮して、熱伝達路の熱抵抗を制御する例を、図８および図９を用いて説明する。
【００５１】
図８は、印刷中、熱伝達路の熱抵抗の大きい状態にある場合に行われるフローチャートの一例である。現在の温度センサ５１の温度を取得して、サーマルヘッド１の温度がある閾値Ｔ３以上であった場合、所定の上限温度ＵＴに達することを防止するため、熱伝達路の熱抵抗を小さくするかどうかを判断する。具体的には、その時のヒートシンク５の温度がある閾値Ｚ１以下であれば、熱伝達路の熱抵抗を小さくするように制御する。しかし、その時のヒートシンク５の温度がある閾値Ｚ１より大きければ、熱伝達路の熱抵抗を小さくすると、逆にサーマルヘッド１の温度が上昇してしまう可能性があるため、熱伝達路の熱抵抗を変化させないという判断が可能になる。
【００５２】
図９は、印刷中、熱伝達路の熱抵抗の小さい状態である場合に行われるフローチャートの一例である。現在の温度センサ５１の温度を取得して、サーマルヘッド１の温度がある閾値Ｔ４以下であった場合、できるだけ早く温度を上昇させるため、熱伝達路の熱抵抗を大きくするかどうかを判断する。具体的には、その時のヒートシンク５の温度がある閾値Ｚ２以上であれば、熱伝達路の熱抵抗を大きくするように制御する。しかし、その時のヒートシンク５の温度がある閾値Ｚ２より小さければ、熱伝達路の熱抵抗を大きくすると、逆に温度上昇を妨げる可能性があるので、熱伝達路の熱抵抗を変化させないという判断が可能になる。
【００５３】
上述のように、サーマルヘッド１の温度だけでなく、ヒートシンク５の温度や画像データなどを考慮して、熱伝達路の熱抵抗を制御することで、より信頼性の高いプリンタ装置を提供することができる。もちろん、図６〜図９で示すフローチャートに限定されず、例えばこれらを組み合わせたフローチャートを用いても良い。
【００５４】
本実施形態に係るプリンタ装置は、冷却ファン９および放熱フィン４を有する。しかし、ヒートシンク５の熱容量を十分に大きく設定でき、かつ自然冷却の効率が十分高くなるようにヒートシンク５の表面積や装置内の熱対流の条件が設定できれば、冷却ファン９および放熱フィン４は不要である。この場合、冷却ファン９および放熱フィン４が不要になった分だけ、装置の小型化、装置の軽量化、動作音の静音化、装置の製造コスト等に関しても利点がある。
【００５５】
本実施形態では、サーマルヘッド１が熱伝導媒体３を介してヒートパイプ２に取り付けられている例を示したが、サーマルヘッド１とヒートパイプ２とが、例えば圧入のような工法で、一体不可分になっていても、同様の効果が得られる。
【００５６】
本実施形態で説明したヒートシンク５の構成は一例であって、熱伝達路の熱抵抗が可変なように、ヒートシンク５とヒートパイプ２との連結状態が可変に構成されていれば、これらの具体的な構成については任意である。
【００５７】
また、熱伝達路の連結、分断が行われる連結部は、ヒートシンクとヒートパイプとの間に限定されない。具体的には、熱伝達路は少なくとも２つの伝達路部分からなり、伝達路部分同士が連結される連結部の状態が可変になっていれば良い。また、熱伝達路の連結部において、伝達路部分同士が連結されているときの、接触の面積が可変に構成されることで、熱抵抗が可変になっていても良い。
【００５８】
また、本実施形態のプリンタ装置では、熱伝達路の熱抵抗を制御するための構成があり、例えばヒートシンク５とヒートパイプ２との連結部や、当該連結部の状態を変化させるための駆動手段６が設けられている。そのため、サーマルヘッド１は、可動することなく、プリンタ装置に固定されている方が安定し、画像の記録の信頼性が高くなる。したがって、印刷動作中に被記録材１０とインクシートを圧接し、印刷が終了して被記録材１０を戻す際、その圧接を開放するときに、サーマルヘッド１が固定されており、対向側のプラテンローラが移動することが望ましい。
【００５９】
［第２の実施形態］
図１０は本発明の第２の実施形態であるプリンタ装置の概略平面図である。第１の実施形態で述べたヒートシンク５は、主に蓄熱を目的とするものであった。しかし、ヒートシンク５の熱容量を十分に確保できない、又は、プリンタ装置が有する筐体の内部の温度が非常に高くなる場合には、ヒートシンク５に放熱部５ａを設けても良い。放熱部５ａの放熱面積は、例えば、冷却ファン９による熱交換が可能なように設定される。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
このような構成であっても、サーマルヘッド１とヒートパイプ２とヒートシンク５とを一体とする熱伝達路の熱抵抗を変化させることが可能であるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００６２】
１    サーマルヘッド
２    ヒートパイプ
３    熱伝導媒体
４    放熱フィン
５    ヒートシンク
５６  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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