(57)【要約】【課題】画像の光沢低下や光沢ムラの発生を抑制する。【解決手段】制御部４０は、温度センサ３５の測定温度Ｔが目標温度Ｔａ未満になるとヒータ３４を作動させ、測定温度Ｔが目標温度Ｔａよりも高温の温度Ｔａ＋ｂを超えるとヒータ３４の作動を停止させ、測定温度Ｔが温度Ｔａ＋ｂよりも高温で、記録紙１０の感熱発色層の発色温度以下であるＴａ＋ｄとなると冷却ファン３１を作動させ、測定温度Ｔが目標温度ＴａとＴａ＋ｂの間の温度Ｔａ＋ｃになると冷却ファン３１の作動を停止させる。冷却ファン３１は、温度Ｔａ＋ｄで作動し、温度Ｔａ＋ｃで停止する。または温度Ｔａ＋ｄと温度Ｔａ＋ｃとの間で温度に応じて回転数が制御される。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感熱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ための加熱手段と、サーマルヘッドを冷却するための冷却手段とを有する感熱プリンタにおいて、
前記サーマルヘッドの温度を測定する温度測定手段と、
サーマルヘッドの目標温度をＴａ、前記温度測定手段によるサーマルヘッドの測定温度をＴとした場合、測定温度Ｔが目標温度Ｔａ未満になると加熱手段を作動させ、
測定温度Ｔが目標温度Ｔａよりも高温の温度Ｔａ＋ｂを超えると加熱手段の作動を停止させ、
測定温度Ｔが温度Ｔａ＋ｂよりも高温で、前記感熱記録材料の発色温度以下である温度Ｔａ＋ｄとなると冷却手段を作動させ、
測定温度Ｔが目標温度ＴａとＴａ＋ｂとの間の温度Ｔａ＋ｃになると冷却手段の作動を停止させることにより、
サーマルヘッドの温度が目標温度Ｔａ以下にならないように前記加熱手段および冷却手段を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする感熱プリンタ（但し、前記ｂおよびｃは０以上とする）。
【請求項２】
前記冷却手段を、冷却ファンとサーマルヘッドに取り付けられるヒートシンクとから構成するとともに、
前記冷却ファンを温度Ｔａ＋ｄで作動させ、温度Ｔａ＋ｃで停止させる、または温度Ｔａ＋ｄと温度Ｔａ＋ｃとの間で温度に応じて前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の感熱プリンタ。
【請求項３】
前記温度制御手段は、目標温度Ｔａおよび温度幅ｂ、ｃ、ｄを、周囲の環境温度に応じて変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の感熱プリンタ。
【請求項４】
加熱手段によりサーマルヘッドを加熱し、サーマルヘッドの温度が目標温度Ｔａに達したときに加熱手段を停止して、感熱記録材料への記録を開始し、
この記録中にサーマルヘッドが前記感熱記録材料の発色温度以下である温度Ｔａ＋ｄに達したときに冷却手段によるサーマルヘッドの冷却を開始し、
目標温度Ｔａと温度Ｔａ＋ｂとの間の温度Ｔａ＋ｃまで冷却したときにサーマルヘッドの冷却を停止することで、記録中にサーマルヘッドを目標温度Ｔａと温度Ｔａ＋ｄとの間に保つようにしたことを特徴とするサーマルヘッドの温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感熱記録材料に画像を記録するサーマルヘッドを加熱するための加熱手段と、サーマルヘッドを冷却するための冷却手段とを有する感熱プリンタおよびサーマルヘッドの温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドに取り付けられた発熱素子アレイをカラー感熱記録紙に圧接させ、プリントデータに合わせて各発熱素子を発熱させることで多階調および多色の印画を行っている。カラー感熱プリンタで適切な濃度およびカラーバランスのプリントを得るためには、各発熱素子をプリントデータに応じた温度に発熱させることが必要である。しかしながら、連続して印画が行なわれるとサーマルヘッドが蓄熱してしまい、発熱素子の温度が上昇して濃度およびカラーバランスが劣化するとともに、カラー感熱記録紙の表面にいわゆる熱荒れが生じ、プリント画質を著しく低下させる。また、記録開始直後はサーマルヘッドの温度が低いため、充分な濃度に発色させることができない。
【０００３】
上記のような問題を解決するために、従来のカラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドに放熱用のヒートシンクを取り付けている。また、ヒートシンクだけでは放熱効率が悪いため、ヒートシンクに送風する冷却ファンを設けている。さらに、カラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドを記録待機時に予備加熱する加熱用ヒータを設けている。
【０００４】
上記のような感熱プリンタの例としては、特開平９−１２３４８８号公報に記載されるものが挙げられる。この感熱プリンタでは、記録待機時にはサーマルヘッドを目標温度まで予熱し、目標温度に達した後に加熱用ヒータと冷却ファンとを制御することにより、サーマルヘッドの温度を所定の設定温度範囲に維持している。そして、記録開始後は加熱用ヒータを停止させ、冷却ファンを連続運転させてサーマルヘッドを冷却している。また、サーマルヘッドのグレーズから離れた位置には、サーマルヘッドの温度を測定する温度センサが配置されており、この温度センサの測定結果に基づいて加熱用ヒータおよび冷却ファンの駆動制御が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−１２３４８８号公報に記載される感熱プリンタのように、記録時に冷却ファンを連続運転させていると、周囲の環境温度やプリンタ内の温度、記録する画像データなどによっては、サーマルヘッドの温度が目標温度よりも下回る場合がある。このため、カラー感熱記録紙から出た水蒸気が凝集し、サーマルヘッドのグレーズ部分に水泡として溜まり、この水泡が付着することによりカラー感熱記録紙に白スジやクラゲ状のシミが形成され、画像の光沢低下や光沢ムラを発生させていた。
【０００６】
また、ヒートシンクを含むサーマルヘッド全体が熱平衡状態にないときには、サーマルヘッドに温度分布ができ、温度センサによる測定温度とグレーズの温度との相関関係が必ずしも一致しない。さらに、この相関関係が周囲の環境温度に依存するため、条件によって性能がばらつくことがあった。
【０００７】
本発明は、サーマルヘッドの温度を常に最適な範囲に維持することで、画像の光沢低下や光沢ムラの発生を抑制することができる感熱プリンタおよびサーマルヘッドの温度制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、感熱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ための加熱手段と、サーマルヘッドを冷却するための冷却手段とを有する感熱プリンタにおいて、前記サーマルヘッドの温度を測定する温度測定手段と、サーマルヘッドの目標温度をＴａ、前記温度測定手段によるサーマルヘッドの測定温度をＴとした場合、測定温度Ｔが目標温度Ｔａ未満になると加熱手段を作動させ、測定温度Ｔが目標温度Ｔａよりも高温の温度Ｔａ＋ｂを超えると加熱手段の作動を停止させ、測定温度Ｔが温度Ｔａ＋ｂよりも高温で、前記感熱記録材料の発色温度以下である温度Ｔａ＋ｄとなると冷却手段を作動させ、測定温度Ｔが目標温度ＴａとＴａ＋ｂとの間の温度Ｔａ＋ｃになると冷却手段の作動を停止させることにより、サーマルヘッドの温度が目標温度Ｔａ以下にならないように前記加熱手段および冷却手段を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする（但し、前記ｂおよびｃは０以上とする）。
【０００９】
なお、前記冷却手段を、冷却ファンとサーマルヘッドに取り付けられるヒートシンクとから構成するとともに、前記冷却ファンを温度Ｔａ＋ｄで作動させ、温度Ｔａ＋ｃで停止させる、または温度Ｔａ＋ｄと温度Ｔａ＋ｃとの間で温度に応じて前記冷却ファンの回転数を制御することが好ましい。また、前記温度制御手段は、目標温度Ｔａおよび温度幅ｂ、ｃ、ｄを、周囲の環境温度に応じて変化させることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明の記録時のサーマルヘッドの温度制御方法は、加熱手段によりサーマルヘッドを加熱し、サーマルヘッドの温度が目標温度Ｔａに達したときに加熱手段を停止した後、感熱記録材料への記録を開始し、この記録中にサーマルヘッドが温度Ｔａ＋ｂよりも高温で、前記感熱記録材料の発色温度以下である温度Ｔａ＋ｄに達したときに冷却手段によるサーマルヘッドの冷却を開始し、目標温度Ｔａと温度Ｔａ＋ｂとの間の温度Ｔａ＋ｃまで冷却したときにサーマルヘッドの冷却を停止することで、記録中にサーマルヘッドを目標温度Ｔａと温度Ｔａ＋ｄとの間に保つようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。このカラー感熱プリンタ２では、感熱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が用いられる。記録紙１０は、ロール状に巻かれた記録紙ロール１１の形態でカラー感熱プリンタ２にセットされる。記録紙ロール１１は、外周に当接された給紙ローラ１２によって回転され、これにより記録紙１０の送り出しと巻き戻しとが行われる。
【００１２】
記録紙ロール１１の近傍には、記録紙１０を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１３が配置されている。この搬送ローラ対１３は、搬送用モータ１４に回転駆動されるキャプスタンローラ１５と、このキャプスタンローラ１５に圧接するピンチローラ１６とからなり、記録紙１０を定着方向Ａと、印画方向Ｂとに往復搬送する。
【００１３】
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が順次層設されている。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。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。
【００１４】
搬送ローラ対１３の定着方向Ａの下流側には、サーマルヘッド１７とプラテンローラ１８とが記録紙１０の搬送経路を挟み込むように配置されている。サーマルヘッド１７は、熱伝導性の高い材質、例えばアルミニウムで形成されたヘッド基板１９と、このヘッド基板１９の下面に取り付けられたアルミナ基板２０とからなる。アルミナ基板２０には、多数の発熱素子が記録紙１０の搬送方向と直交する方向にライン状に形成された発熱素子アレイ２１が設けられている。
【００１５】
プラテンローラ１８は、発熱素子アレイ２１に対面する位置で搬送経路の下方に配置されている。このプラテンローラ１８は、上下方向に移動自在となっており、図示しないバネによってサーマルヘッド１７に圧接する方向に付勢されている。
【００１６】
サーマルヘッド１７は、搬送ローラ対１３によって印画方向Ｂに搬送される記録紙１０に圧接し、発熱素子アレイ２１を所定の温度に発熱させて各感熱発色層を発色させる。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て、記録紙１０と発熱素子アレイ２１との摺接を容易にする。
【００１７】
サーマルヘッド１７の定着方向Ａの下流側には、光定着器を構成するイエロー用定着ランプ２２と、マゼンタ用定着ランプ２３とが配置されている。イエロー用定着ランプ２２は、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を放射して、記録紙１０のイエロー感熱発色層を定着する。マゼンタ用定着ランプ２３は３６５ｎｍの紫外線を放射してマゼンタ感熱発色層を定着する。これらイエロー用定着ランプ２２およびマゼンタ用定着ランプ２３の背後には、放射された紫外線を記録紙１０に向けて反射する反射板２４が設けられている。
【００１８】
イエロー用定着ランプ２２の定着方向Ａの下流側には、長尺の記録紙１０を記録エリアごとにカットするカッタ２５が設けられている。カッタ２５の下流側には、カットされたシート状の記録紙１０を排出する排紙口２６が設けられている。
【００１９】
サーマルヘッド１７のヘッド基板１９には、ヒートシンク３０が取り付けられている。ヒートシンク３０は、アルミニウムなどの熱伝導性の高い材質で形成されており、冷却ファン３１とで冷却手段を構成している。図２に示すように、このヒートシンク３０は、ヘッド基板１９に接触するスプレッド３２と、このスプレッド３２に立設された複数枚のフィン３３とからなる。
【００２０】
冷却ファン３１は、ヒートシンク３０の側面にネジなどを用いて取り付けられ、フィン３３に送風を行う。記録紙１０への記録中にサーマルヘッド１７が蓄熱し、ヘッド基板１９の温度が上昇すると、その熱はヒートシンク３０のスプレッド３２に伝達される。スプレッド３２に伝達された熱は各フィン３３に伝達され、冷却ファン３１からの送風によってフィン３３から放熱される。なお、ここでは冷却ファン３１を２個用いているが、２個以上でもよく、大型のファンを１個用いてもよい。また、冷却ファン３１をヒートシンク３０に取り付ける必要はなく、ヒートシンク３０から離れた位置に設けてもよい。
【００２１】
ヘッド基板１９には、板状のヒータ３４が取り付けられている。このヒータ３４には、例えばシリコンラバーヒータやステンレスエッジヒータなどが用いられる。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３５が埋設されている。この温度センサ３５は、制御部４０（図３参照）に接続されており、その測定結果を逐次制御部４０に送信する。なお、ヒータ３４はヒートシンク３０に取り付けてもよい。また、温度センサ３５はヘッド基板１９に埋設されていなくてもよく、その個数も１個に限定されない。
【００２２】
カラー感熱プリンタ２の電気的構成を示す図３において、制御部４０は、カラー感熱プリンタ２全体の動作を統括制御する。この制御部４０には、モータドライバ４１、ヘッドドライバ４２、およびファンドライバ４３や、ヒータ３４、温度センサ３５が接続されている。各ドライバ４１〜４３は、制御部４０からの駆動制御信号に基づいて、搬送用モータ１４、サーマルヘッド１７、および冷却ファン３１の駆動制御を行う。
【００２３】
ここで、サーマルヘッド１７の目標温度をＴａ、温度センサ３５によるサーマルヘッド１７の測定温度をＴとして以下の説明を行う。なお、後述する温度幅ｂおよびｃは０以上とする。また、この目標温度Ｔａは、記録紙１０から出た水蒸気が凝集し、サーマルヘッド１７のグレーズ部分に水泡として溜まることなく蒸発する程度の温度であり、例えば４５℃〜６０℃程度に設定される。
【００２４】
図４に示すように、制御部４０は、サーマルヘッド１７の温度が目標温度Ｔａ以下にならないようにヒータ３４および冷却ファン３１を制御する。すなわち、測定温度Ｔが目標温度Ｔａ未満になるとヒータ３４を作動させる（ｔ０〜ｔ１）。測定温度Ｔが目標温度Ｔａよりも高温の温度Ｔａ＋ｂを超えるとヒータ３４の作動を停止させ（ｔ１）、測定温度Ｔが温度Ｔａ＋ｂよりも高温で、記録紙１０の感熱発色層の発色温度以下であるＴａ＋ｄとなると冷却ファン３１を作動させる（ｔ２）。そして、測定温度Ｔが目標温度ＴａとＴａ＋ｂとの間の温度Ｔａ＋ｃになると冷却ファン３１の作動を停止させる（ｔ３）。
【００２５】
冷却ファン３１は、温度Ｔａ＋ｄで作動し、温度Ｔａ＋ｃで停止する。または温度Ｔａ＋ｄと温度Ｔａ＋ｃとの間で温度に応じて回転数が制御される（ｔ１〜）。このようにすると、サーマルヘッド１７の温度が目標温度Ｔａを下回ることがないので、サーマルヘッド１７の温度を常に最適な範囲に維持することができる。したがって、サーマルヘッド１７のグレーズ部分に水泡が溜まることがなく、この水泡に起因する画像の光沢低下や光沢ムラの発生を抑制することができる。なお、冷却ファン３１の制御方法は、電源のオン／オフまたは回転数のいずれを用いてもよいが、記録中に電源のオン／オフを行うとサーマルヘッド１７の蓄熱が不連続になり、濃度ムラが発生するおそれがあるため、回転数による制御がより好ましい。回転数を制御する方法としては、インバータによる周波数制御や電圧制御などの周知の技術を用いることができる。
【００２６】
サーマルヘッド１７のグレーズ温度と温度センサ３５の測定温度Ｔとの差は、周囲の環境温度や予熱開始時のサーマルヘッド１７の温度により異なる。このため、制御部４０では、図５に示すようにコールドスタート時（予熱開始時の測定温度＝周囲の環境温度、（ａ））と連続印画後（予熱開始時の測定温度＝周囲の環境温度＋２０℃、（ｂ））とで目標温度Ｔａを周囲の環境温度に応じて変化させ、実質的にグレーズ温度が同一となるように制御する。
【００２７】
ヒートシンク３０および冷却ファン３１の冷却能力は、周囲の環境温度により異なり、低温環境下ではより冷却能力が大きい。このため、制御部４０では、図６に示すように冷却ファン３１を作動させる温度Ｔａ＋ｃを周囲の環境温度に応じて変化させる。このようにすると、目標温度Ｔａに影響を及ぼす因子によらず、サーマルヘッド１７の温度を常に最適な範囲に維持することができる。
【００２８】
次に、上記実施形態による作用について説明する。プリント指示がなされると、記録紙１０が給紙ローラ１２によって給紙され、搬送ローラ対１３によって定着方向Ａに搬送される。次に、搬送ローラ対１３を逆転して記録紙１０を印画方向Ｂに搬送する。この搬送中にイエロー感熱発色層に対してサーマルヘッド１７によるイエロー画像の熱記録を行う。このイエロー画像の熱記録後に、記録紙１０を定着方向Ａに搬送しながらイエロー用定着ランプ２２を点灯し、これから放射された４２０ｎｍ付近に発光ピークを持つ近紫外線を記録紙１０に照射して、イエロー感熱発色層に光定着を施す。
【００２９】
同様にして、マゼンタ感熱発色層に対してサーマルヘッド１７によるマゼンタ画像の熱記録を行った後、マゼンタ用定着ランプ２３により３６５ｎｍ付近に発光ピークを持つ紫外線を記録紙１０に照射して、マゼンタ感熱発色層に光定着を施す。最後に、シアン感熱発色層に対してシアン画像の熱記録を行う。シアン画像の熱記録後の記録紙１０は、カッタ２５により記録エリアごとにカットされ、排紙口２６から排出されて図示しない排紙トレイに順次積層される。
【００３０】
なお、ヘッドドライバ４２を用いてサーマルヘッド１７を空打ちすることでサーマルヘッド１７を加熱してもよく、この空打ちとヒータ３４とを共用して加熱してもよい。この場合、サーマルヘッド１７およびヒータ３４の電源を共通化して、これらのどちらかにしか通電しないようにすることが好ましい。
【００３１】
サーマルヘッド１７を加熱する手段としては、上記実施形態の他に温風ヒータやハロゲンランプなどの熱光源を用いてもよく、サーマルヘッド１７の印画方向Ｂ側の平坦部をヒータ化したヒータ一体型サーマルヘッドを用いてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の感熱プリンタおよびサーマルヘッドの温度制御方法によれば、サーマルヘッドの温度が目標温度Ｔａ以下にならないように加熱手段および冷却手段を制御するので、サーマルヘッドの温度を常に最適な範囲に維持することができ、画像の光沢低下や光沢ムラの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施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】サーマルヘッドの拡大斜視図である。
【図３】カラー感熱プリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】サーマルヘッドの温度制御の過程を示す図である。
【図５】コールドスタート時および連続印画後における周囲の環境温度と目標温度との関係を示す図である。
【図６】周囲の環境温度と冷却ファンを作動させる温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
２　カラー感熱プリンタ
１０　カラー感熱記録紙
１７　サーマルヘッド
３０　ヒートシンク
３１　冷却ファン
３４　ヒータ
３５　温度センサ
４０　制御部
４２　ヘッドドライバ
【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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