(57)【要約】【課題】記録開始時の画像濃度の安定性に優れたサーマルプリンタを提供する。【解決手段】サーマルヘッド１７にヒータ２３と温度センサ２４を設ける。温度センサ２４は、２００ｍｓ毎にサーマルヘッド１７の温度を測定し、ＤＳＰ２７に入力する。ＤＳＰ２７は、５回分の温度データを平均して１秒間の平均温度を算出し、サーマルヘッド１７を目標温度まで上昇させるヒータ２３の駆動デューティを決定し、駆動電圧と駆動時間を算出する。０．１秒単位の駆動時間では制御しきれない駆動デューティの部分が生じた場合には、この部分を駆動電圧に置き換える変換を行い、得られた駆動電圧と駆動時間でヒータ２３が駆動されるように、電圧制御信号と時間制御信号を電源回路２９に送る。駆動制御は１秒毎に行われ、プリント実行キーが押されるまで継続され、サーマルヘッド１７は目標温度に維持される。【選択図】        図１
2006082500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材料に画像を記録するサーマルヘッドと、
サーマルヘッドを加熱するヒータと、
サーマルヘッドの温度を測定する温度センサと、
サーマルヘッドの非駆動時に、前記温度センサによって測定される測定温度の履歴を取り、この履歴に基づいてサーマルヘッドの温度を常温以上の目標温度まで上昇させるのに必要な駆動デューティを求め、この駆動デューティからヒータの駆動電圧と駆動時間を設定した後、この駆動時間が予め決められた単位時間で割り切れない場合には、その余りの駆動時間に相当する駆動デューティの部分を駆動電圧に変換し、得られた駆動電圧と駆動時間によりヒータを駆動するヒータ制御手段と
を備えることを特徴とするサーマルプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材料に画像を記録するサーマルヘッドを備えたサーマルプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリンタには、インクフイルムを使用する熱転写プリンタと、感熱記録材料を直接に加熱して画像を記録する感熱プリンタとがある。これらのサーマルプリンタでは、多数の発熱素子（抵抗素子）をライン状に配列したサーマルヘッドが用いられている。
【０００３】
前記サーマルヘッドは、記録を開始してから数分後には常温よりも高い温度、例えば６０℃程度になるが、記録開始当初には、常温よりも低い温度である。したがって、記録開始当初に記録される画像の濃度が正常な濃度よりも低くなる。これを解決するため、サーマルヘッドにヒータを設け、サーマルヘッドの非駆動時にサーマルヘッドを加熱してサーマルヘッドの温度を一旦適正温度よりも高い温度まで上昇させた後、ヒータの駆動を止めて、サーマルヘッドの温度が適正温度に近い温度まで下がってきたところで記録の開始を許可するようにした発明が知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−０４０５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載のサーマルプリンタでは、記録の開始を許可するといっても、実際に記録を開始した時点のサーマルヘッドの温度が何度なのか不明である。したがって、依然として記録開始時の画像濃度は不安定である。そこで、サーマルヘッドの非駆動時に、サーマルヘッドの測定温度に応じてヒータを間欠駆動することが考えられるが、このようなヒータのオン／オフ制御では目標温度を中心にサーマルヘッドの温度が大きく振動することになり、やはり記録開始時の画像濃度は安定しない。
【０００５】
本発明は、記録開始時の画像濃度の安定性に優れたサーマルプリンタ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】
【０００６】
本発明のサーマルプリンタは、記録材料に画像を記録するサーマルヘッドと、サーマルヘッドを加熱するヒータと、サーマルヘッドの温度を測定する温度センサと、サーマルヘッドの非駆動時に、前記温度センサによって測定される測定温度の履歴を取り、この履歴に基づいてサーマルヘッドの温度を常温以上の目標温度まで上昇させるのに必要な駆動デューティを求め、この駆動デューティからヒータの駆動電圧と駆動時間を設定した後、この駆動時間が予め決められた単位時間で割り切れない場合には、その余りの駆動時間に相当する駆動デューティの部分を駆動電圧に変換し、得られた駆動電圧と駆動時間によりヒータを駆動するヒータ制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のサーマルプリンタによれば、サーマルヘッドの非駆動時に、温度センサによって測定される測定温度の履歴を取り、この履歴に基づいてサーマルヘッドの温度を常温以上の目標温度まで上昇させるのに必要な駆動デューティを求め、この駆動デューティからヒータの駆動電圧と駆動時間を設定した後、この駆動時間が予め決められた単位時間で割り切れない場合には、その余りの駆動時間に相当する駆動デューティの部分を駆動電圧に変換し、得られた駆動電圧と駆動時間によりヒータを駆動するので、非駆動時のサーマルヘッドの温度変動が非常に小さくなり、記録開始時の画像濃度を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施したカラー感熱プリンタを示す図１において、記録材料として、長尺のカラー感熱記録紙（以下、単に記録紙という）１０が使用される。記録紙１０は、ロール状に巻かれた記録紙ロール１１の形態でセットされる。
【０００９】
記録紙１０は、周知のように、支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層、および保護層が順次層設された構造となっている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。      
【００１０】
イエロー感熱発色層は、４２０ｎｍの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層は、イエロー感熱発色層とシアン感熱発色層との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、３６５ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。シアン感熱発色層は、通常の環境下では発色しないから、光定着性を与えられていない。  なお、例えばブラック感熱発色層を設けて４層構造にした記録紙を使用してもよい。
【００１１】
記録紙ロール１１の外周面には、搬送モータ１２によって回転される給紙ローラ１３が当接している。搬送モータ１２はステッピングモータであり、モータドライバ１４から入力される駆動パルスによって駆動される。給紙ローラ１３が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中時計方向に回転し、記録紙１０が記録紙ロール１１から送り出される。給紙ローラ１３が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中反時計方向に回転し、記録紙１０が記録紙ロール１１に巻き戻される。
【００１２】
記録紙ロール１１から送り出された記録紙１０は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、記録紙１０を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６が配置されている。搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６は、搬送モータ１２によって回転されるキャプスタンローラ１５ａ、１６ａと、このキャプスタンローラ１５ａ、１６ａに圧接するピンチローラ１５ｂ、１６ｂとからなり、記録紙１０を図中α方向（給紙方向）とβ方向（巻戻方向）とに往復搬送する。
【００１３】
給紙ローラ１３と搬送ローラ対１５との間には、サーマルヘッド１７と、このサーマルヘッド１７に向き合うように搬送経路の下方に配置されたプラテンローラ１８とが設けられている。サーマルヘッド１７のヘッド基板１９の記録紙１０に対向する表面には、複数の発熱素子がライン状に配列された発熱素子アレイ２０が設けられている。発熱素子アレイ２０は、システムコントローラ２１からヘッドドライバ２２に入力された駆動データに基づいて発熱し、記録紙１０の各感熱発色層を発色させる。
【００１４】
プラテンローラ１８は、記録紙１０の搬送に応じて従動回転し、記録紙１０と発熱素子アレイ２０との当接状態を安定させる。また、プラテンローラ１８は、上下方向に移動自在とされ、図示しないバネによって発熱素子アレイ２０に圧接する方向に付勢されている。記録紙１０の給紙時および排紙時には、カムやソレノイドなどから構成されるシフト機構（図示せず）によってプラテンローラ１８が下降し、サーマルヘッド１７との記録紙１０の挟持が解除される。
【００１５】
サーマルヘッド１７のヘッド基板１９上には、サーマルヘッドを加熱する板状のヒータ２３が取り付けられている。また、ヘッド基板１９の内部には、サーマルヘッド１７の温度を測定する温度センサ２４が埋設されている。また、ヒータ２３上には、ヒータ２３の非駆動時にサーマルヘッドの熱を放熱するヒートシンク２５が取り付けられている。
【００１６】
温度センサ２４は、一定時間、例えば２００ｍｓｅｃ毎にサーマルヘッド１７の温度を測定する。この測定信号は、Ａ／Ｄ変換器２６によってデジタルの温度データに変換され、システムコントローラ２１によって制御されるデジタルシグナルプロセッサ（以下ＤＳＰという）２７に入力される。ＤＳＰ２７は、温度データの履歴を取り、１秒毎にヒータ２３の駆動デューティを決定する。
【００１７】
ここで、ヒータ２３の駆動デューティについて説明する。２００ｍｓｅｃ毎にサーマルヘッド１７の温度が測定されるから、１秒間に５回分の温度データがＤＳＰ２７に入力される。ＤＳＰ２７は、５回分の温度データ（履歴）を平均して１秒間の平均温度を算出し、この平均温度からサーマルヘッド１７の温度を目標温度（例えば６０℃）まで上昇させるために必要なヒータ２３の駆動デューティを決定する。なお、この駆動デューティの決定に際しては、前記平均温度と駆動デューティとの関係を示すルックアップテーブル（ＬＵＴ）が参照される。このＬＵＴは予め実験により決められている。
【００１８】
駆動デューティが１００％では、ヒータ２３を電圧２０Ｖで１秒間駆動する。したがって、例えば、決定された駆動デューティが５０％の場合には、電圧２０Ｖで０．５秒間、ヒータ２３を駆動する。また、図２（Ａ）に示すように、駆動デューティが５６％の場合には、電圧２０Ｖで０．５６秒間、ヒータ２３を駆動すればよいが、ヒータ２３の駆動制御は０．１秒単位でしか行えないという制約がある。そこで、（Ｂ）に示すように、ヒータ２３の駆動時間を０．５秒間とし、０．０６（＝０．５６−０．５）秒間の不足分をヒータ２３に印加する駆動電圧を上げることで補う。
【００１９】
駆動時間を駆動電圧に変換するには、次の数式（１）を用いる。
（Ｖ2／Ｒ）×（Ｔ＋ΔＴ）＝（（Ｖ＋ΔＶ）2／Ｒ）×Ｔ  ・・・（１）
この数式（１）にＴ＝０．５，ΔＴ＝０．０６，Ｖ＝２０を代入して計算すると、次の結果を得る。
ΔＶ＝１．１７
したがって、ヒータ２３に印加する駆動電圧（Ｖ＋ΔＶ）は、２１．１７Ｖとなる。このような駆動電圧の微調節を行うことにより、ヒータ制御をきわめて正確に行うことができる。
【００２０】
ＤＳＰ２７にてヒータ２３の駆動デューティが決定され、ヒータ２３を制御するための駆動電圧と駆動時間とが算出されると、この駆動電圧を電源回路２９が出力するように電圧制御信号がＤＳＰ２７からＤ／Ａ変換器２８を介して電源回路２９に送られるとともに、時間制御信号が電源回路２９に送られる。これにより、電源回路２９は、前記駆動電圧を前記駆動時間だけ出力し、ヒータ２３を駆動する。このヒータ制御は、本カラー感熱プリンタに電源を投入してから１秒毎に行われ、プリント実行キーが押されるまで継続される。このようなヒータ制御を行うことにより、サーマルヘッド１７の温度変動はきわめて小さくなり、非駆動時のサーマルヘッド１７の温度を一定の目標温度にほぼ正確に保つことができる。
【００２１】
搬送ローラ対１５のα方向下流側には、記録紙１０の記録面に対面して定着器３１が配置されている。また、定着器３１と排紙ローラ対１６との間には、記録紙１０を所定のプリントサイズにカットするカッター３２が配置されている。さらに、排紙ローラ対１６のα方向下流側には、画像記録済みの記録紙１０を外部に排出する排紙口３３が設けられている。
【００２２】
定着器３１は、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を放出してイエロー感熱発色層を定着するイエロー用定着光源３１ａと、発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層を定着するマゼンタ用定着光源３１ｂと、これらの光源３１ａ、３１ｂからの光を記録紙１０に向けて反射させるリフレクタ３１ｃとからなる。各光源３１ａ、３１ｂは、システムコントローラ２１によって制御されるランプドライバ３５によって駆動される。
【００２３】
このように構成されたカラー感熱プリンタの動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。カラー感熱プリンタに電源が投入されると（ｓｔ１）、温度センサ２４により２００ｍｓｅｃ毎にサーマルヘッド１７の温度が測定され（ｓｔ２）、この温度データがＤＳＰ２７に入力される。ＤＳＰ２７は、５回分の温度データを平均して１秒間の平均温度を算出し、この平均温度からヒータ２３の駆動デューティを決定する（ｓｔ３）。
【００２４】
ＤＳＰ２７は、駆動デューティからヒータ２３を制御する駆動電圧と駆動時間を算出する（ｓｔ４）。ここで、０．１秒単位の駆動時間では制御しきれない駆動デューティの部分が生じた場合には、この部分を駆動電圧に置き換える変換を行い、得られた駆動電圧と駆動時間でヒータ２３が駆動されるように、ＤＳＰ２７は、電圧制御信号と時間制御信号を電源回路２９に送る。これにより、電源回路２９は、前記駆動電圧及び駆動時間でヒータ２３を駆動する（ｓｔ５）。この駆動制御は、１秒毎に行われ、プリント実行キーが押されるまで継続され、サーマルヘッド１７は目標温度に維持される。
【００２５】
プリント実行キーが押されると（ｓｔ６）、搬送モータ１２の正転によって給紙ローラ１３が反時計方向に回転され、記録紙１０が記録紙ロール１１からα方向に送り出される（ｓｔ７）。記録紙１０の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対１５にニップされ、さらにα方向下流側に搬送される。
【００２６】
記録紙１０が画像記録開始位置に到達すると、搬送モータ１２の回転が一旦停止される。次いで、プラテンローラ１８がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ２０との間で記録紙１０が挟持される。この状態で再び搬送モータ１２が駆動され、記録紙１０がα方向に搬送されながら（ｓｔ８）、ヘッドドライバ２２に入力された駆動データに基づいて発熱した発熱素子アレイ２０により、記録紙１０のイエロー感熱発色層にイエロー画像が記録される（ｓｔ９）。
【００２７】
イエロー画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器３１のイエロー用定着光源３１ａに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。このとき、プラテンローラ１８がシフト機構によって下降され、サーマルヘッド１７とによる記録紙１０の挟持が解除される。次いで、ランプドライバ２８によりイエロー用定着光源３１ａが点灯され、搬送モータ１２が逆転されて記録紙１０がβ方向に巻き戻されながら（ｓｔ１０）、画像記録済みのイエロー感熱発色層が定着される（ｓｔ１１）。
【００２８】
イエロー感熱発色層の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ２０に対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像記録時と同様に、プラテンローラ１８がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ２０との間で記録紙１０が挟持される。この状態で再び搬送モータ１２が駆動され、記録紙１０がα方向に搬送されながら（ｓｔ１２）、記録紙１０のマゼンタ感熱発色層にマゼンタ画像が記録される（ｓｔ１３）。
【００２９】
マゼンタ画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器３１のマゼンタ用定着光源３１ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像定着時と同様に、ランプドライバ２８によりマゼンタ用定着光源３１ｂが点灯され、搬送モータ１２が逆転されて記録紙１０がβ方向に巻き戻されながら（ｓｔ１４）、画像記録済みのマゼンタ感熱発色層が定着される（ｓｔ１５）。
【００３０】
マゼンタ感熱発色層の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ２０に対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、記録紙１０がα方向に搬送されながら（ｓｔ１６）、記録紙１０のシアン感熱発色層にシアン画像が記録される（ｓｔ１７）。
【００３１】
画像記録後の記録紙１０は、搬送ローラ対１５によりα方向に継続して搬送され、カッター２６により所定のプリントサイズに切断された後（ｓｔ１８）、排紙ローラ対１６により排紙口２７から外部に排出される（ｓｔ１９）。
【００３２】
なお、プリント中には、サーマルヘッド１７の温度は上昇するが、ヒータ２３の駆動は停止されており、ヒートシンク２５の放熱効果により、サーマルヘッド１７の温度はほぼ目標温度に維持される。また、サーマルヘッド１７で画像を記録していない非画像記録時には、電源投入直後と同様のシーケンスが実行され、サーマルヘッド１７の温度が目標温度に維持される。
【００３３】
上記実施形態では、サーマルプリンタとしてカラー感熱プリンタを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、熱転写プリンタなどの他のサーマルプリンタにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。
【図２】駆動デューティの駆動時間で制御しきれない部分を駆動電圧で置き換えることを示すグラフである。
【図３】カラー感熱プリンタの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１７  サーマルヘッド
１９  ヘッド基板
２１  システムコントローラ
２３  ヒータ
２４  温度センサ
２５  ヒートシンク
２７  ＤＳＰ
２９  電源回路
３１  定着器
【図１】
2006082500.tif 000003
【図２】
2006082500.tif 000004
【図３】
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