(57)【要約】【課題】個々の発熱素子毎に加熱及び冷却過程での温度制御を可能として印刷品質と印刷速度を向上しうるサーマルヘッドを提供することを課題とする。【解決手段】個々の発熱素子１１ａ〜１１ｎごとに設けられた熱電変換素子１２ａ〜１２ｎにより発熱素子１１ａ〜１１ｎの温度を検出し、その検出結果に応じて個々の発熱素子１１ａ〜１１ｎごとに強制的に加熱又は冷却を行うので複雑な構成を用いることなく、また、サーマルヘッド全体の温度制御を行うような場合に生じ易い発熱素子１１ａ〜１１ｎの配置位置に依存する発熱素子１１ａ〜１１ｎごとの温度変化のばらつきを抑制できることが出来るので印刷品質を向上させることができ、また発熱素子自体の温度変化サイクルを短縮できるので印刷速度を高速化することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発熱素子を有するサーマルヘッドにおいて、
前記発熱素子のそれぞれに１対１で設けられ、当該発熱素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記発熱素子のそれぞれに１対１で設けられ、供給電力により当該発熱素子を加熱する加熱手段と、
前記発熱素子のそれぞれに１対１で設けられ、供給電力により当該発熱素子から吸熱する吸熱手段と、
前記温度検出手段により検出された前記発熱素子の温度検出値と予め定められた目標温度値とを比較し、その比較結果に基づいて前記加熱手段又は吸熱手段に対する供給電力を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項２】
複数の発熱素子を有するサーマルヘッドにおいて、
前記発熱素子のそれぞれに１対１で設けられ、当該発熱素子の温度検出、加熱及び吸熱を行う熱電変換素子と、
前記熱電変換素子により検出された前記発熱素子の温度検出値と予め定められた目標温度値とを比較し、その比較結果に基づいて前記発熱素子の温度を上昇又は下降させるように前記熱電変換素子に供給する電力を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、
前記制御手段は、前記発熱素子のそれぞれに１対１に対応して設けられ、各発熱素子を個別的に制御する制御手段であることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項４】
請求項１又は２のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、
前記制御手段は、前記発熱素子の全ての素子を集中的に制御する制御手段であることを特徴とするサーマルヘッド。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、
前記熱電変換素子はペルチェ素子であることを特徴とするサーマルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱転写方式サーマルヘッドに係り、詳細には発熱素子の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱転写方式プリンタには、所定ドット数分の発熱素子を主走査方向に直線状に配置したサーマルヘッドが用いられている。サーマルヘッドの印刷品質は、発熱素子の発熱温度に依存するため、発熱素子への通電量を制御することにより印刷濃度の調整が行われる。このような発熱素子の温度制御に関し、サーマルヘッドに温度制御手段と目標温度設定手段を備えることにより発熱素子の目標温度に近づける温度制御を行う技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、熱転写方式プリンタの印刷速度はサーマルヘッドの加熱時間及び冷却時間に依存するため、サーマルヘッドの加熱、冷却は速やかに行う必要がある。この冷却方法に関し、プリンタの印刷停止時間に熱電変換素子を用いて発熱素子をサーマルヘッド全体で強制冷却を行い、印刷時間を短縮する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−６８８２４号公報
【特許文献２】特開平５−２３８０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された温度制御は発熱素子の加熱過程でのみ制御を行うものであり、冷却過程での制御を行ってはいなかった。また上記特許文献２に開示された冷却方法はサーマルヘッド全体を冷却するものであり、個々の発熱素子単位で制御を行うものではなかった。
【０００５】
本発明は、個々の発熱素子毎に加熱及び冷却過程での温度制御を可能とし、印刷品質と印刷速度を向上しうるサーマルヘッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数の発熱素子を有するサーマルヘッドにおいて、前記発熱素子のそれぞれに１対１で設けられ当該発熱素子の温度を検出する温度検出手段と、前記発熱素子のそれぞれに１対１で設けられ供給電力により当該発熱素子を加熱する加熱手段と、前記発熱素子のそれぞれに１対１で設けられ供給電力により当該発熱素子から吸熱する吸熱手段と、前記温度検出手段により検出された前記発熱素子の温度検出値と予め定められた目標温度値とを比較し、その比較結果に基づいて前記加熱手段又は吸熱手段に対する供給電力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、複数の発熱素子を有するサーマルヘッドにおいて、前記発熱素子のそれぞれに１対１で設けられ、当該発熱素子の温度検出、加熱及び吸熱を行う熱電変換素子と、前記熱電変換素子により検出された前記発熱素子の温度検出値と予め定められた目標温度値とを比較し、その比較結果に基づいて前記発熱素子の温度を上昇又は下降させるように前記熱電変換素子に供給する電力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記制御手段は、前記発熱素子のそれぞれに１対１に対応して設けられ、各発熱素子を個別的に制御する制御手段であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記制御手段は、前記発熱素子の全ての素子を集中的に制御する制御手段であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項２から４のいずれか一項に記載のサーマルヘッドにおいて、前記熱電変換素子はペルチェ素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、個々の発熱素子ごとに温度を検出し、その検出結果に応じて加熱手段又は吸熱手段により個々の発熱素子ごとに強制的に加熱又は冷却することが可能となる。したがって、サーマルヘッド全体の温度制御を行うような場合に生じ易い発熱素子の配置位置に依存する発熱素子ごとの温度変化のばらつきを抑制することが出来るので印刷品質を向上させることが出来、また発熱素子自体の温度変化サイクルを短縮することが出来るので印刷速度を高速化することが可能となる。
【００１２】
請求項２から請求項５に記載の発明によれば、個々の発熱素子ごとに設けられた熱電変換素子により発熱素子の温度を検出し、その検出結果に応じて個々の発熱素子ごとに強制的に加熱又は冷却することが複雑な構成を用いることなく実現することが可能となる。また、サーマルヘッド全体の温度制御を行うような場合に生じ易い発熱素子の配置位置に依存する発熱素子ごとの温度変化のばらつきを抑制できることが出来るので印刷品質を向上させることが出来、また発熱素子自体の温度変化サイクルを短縮できるので印刷速度を高速化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
まず、本発明に係るサーマルヘッドの構成を説明する。
図１に、本実施の形態におけるサーマルヘッド１００の全体構成例を示す。
【００１４】
図１に示すように、サーマルヘッド１００は、主走査方向ｘに沿って互いに所定のドットピッチで直線状に配置された複数の発熱素子１１ａ〜１１ｎと、各発熱素子１１ａ〜１１ｎのそれぞれに１対１で対応して設けられた複数の熱電変換素子１２ａ〜１２ｎと、発熱素子１１ａ〜１１ｎへの通電制御を行う発熱素子制御回路２と、熱電変換素子１２ａ〜１２ｎへの通電制御を行う熱電変換素子制御回路３ａ〜３ｎと、発熱素子制御回路２及び熱電変換素子制御回路３ａ〜３ｎを印刷データ５に従って印刷タイミング等を統括的に制御する駆動制御回路４と、を備えて構成される。
【００１５】
発熱素子１１ａ〜１１ｎ及び熱電変換素子１２ａ〜１２ｎは、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）基板１上にマウントされている。発熱素子１１ａ〜１１ｎと熱電変換素子１２ａ〜１２ｎとは相互に１対１のペアの関係で設けられており、１１ａと１２ａ、１１ｂと１２ｂ、・・・、１１ｎと１２ｎ、というように個々に物理的に接触した状態でマウントされている。この物理的に接触した状態とは、各発熱素子１１ａ〜１１ｎと各熱電変換素子１２ａ〜１２ｎとの間で個々に熱伝導可能に接触した状態という意味である。
【００１６】
発熱素子１１ａ〜１１ｎは、電気抵抗の温度依存性が大きな材料で形成されている。各発熱素子１１ａ〜１１ｎは、発熱素子制御回路２の通電により発熱開始や発熱停止、又発熱量等の動作制御される。
【００１７】
熱電変換素子１２ａ〜１２ｎは、例えばペルチェ素子を用いることが可能であり、熱電変換素子制御回路３ａ〜３ｎによる電流方向の制御によって可逆的動作である発熱、吸熱を熱電変換素子上の金属接合部に生ずる。以下説明上、発熱を生じる通電方向をＩｈ、吸熱を生じる通電方向をＩｃと表記する。熱電変換素子１２ａ〜１２ｎで生じた発熱、吸熱は、物理的に接触している各発熱素子１１ａ〜１１ｎに熱伝導し、各発熱素子１１ａ〜１１ｎを加熱、冷却する。
【００１８】
また、熱電変換素子１２ａ〜１２ｎは、それぞれ対応する発熱素子１１ａ〜１１ｎの温度検出を行う。熱電変換素子１２ａ〜１２ｎには、それぞれ対応する発熱素子１１ａ〜１１ｎの温度変化が熱伝導され、温度差による電流が回路に生じ、その電流値により発熱素子１１ａ〜１１ｎの温度は検出される。
【００１９】
発熱素子制御回路２は、論理ゲート回路の組み合わせと、通電制御用のパワートランジスタ等を用いて構成され、駆動制御回路４からの通電制御信号に従って発熱素子１１ａ〜１１ｎへの通電を行う。
【００２０】
熱電変換素子制御回路３ａ〜３ｎは、図２に示すように、各熱電変換素子１２ａ〜１２ｎそれぞれに１対１で対応して設けられ、各熱電変換素子１２ａ〜１２ｎを個別的に制御する構成である。具体的には、各熱電変換素子制御回路３ａ〜３ｎは、図示しないＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ回路等からなるマイクロプロセッサ等を用いて構成することが出来る。マイクロプロセッサは、Ｉ／Ｏ回路を通じて入力される目標温度データや各熱電変換素子１２ａ〜１２ｎからの検出温度データに基づいて、メモリに格納された後述プログラム（図３、図４）を実行し、各熱電変換素子１２ａ〜１２ｎへの通電制御を行う。
【００２１】
次に、動作を説明する。
【００２２】
図３、図４に温度制御アルゴリズムの例を示す。このアルゴリズムは、発熱素子１１ａ〜１１ｎのうちの１素子分について示したものであり、ここでは発熱素子１１ａを例にして以下説明する。なお、他の発熱素子１１ｂ〜１１ｎについても同様であるので、説明を省略する。
【００２３】
図５（ａ）に発熱素子１１ａ〜１１ｎの目標温度Ｔｃと検出温度Ｔａの時間変化の例を、（ｂ）に発熱素子１１ａ〜１１ｎへの通電電流Ｉの時間変化の例を、（ｃ）に発熱素子制御回路２への通電電流Ｉｈ及びＩｃの時間変化の例を示す。これらは発熱素子１１ａ〜１１ｎのうち一素子分における時間変化について示したものであり、ここでは発熱素子１１ａを例にして説明する。なお、他の発熱素子１１ｂ〜１１ｎについても同様であるので、説明を省略する。
【００２４】
まず、加熱過程について説明する。
加熱過程は図３におけるステップＳ１〜ステップＳ８、図５における時間ｔ０〜ｔ１に相当する。
【００２５】
図３に示すように、駆動制御回路４からの印刷命令が入力されると、発熱素子制御回路２は発熱素子１１ａへの通電を開始する（ステップＳ１、図５の時間ｔ０）。このとき、熱電変換素子１２ａによって発熱素子１１ａの温度Ｔａが検出される（ステップＳ２）。
【００２６】
検出温度Ｔａは予め定められた目標温度Ｔｃと比較され（ステップＳ３）、その偏差値（Ｔｃ−Ｔａ）に基づいて温度補正が必要か否か判断される（ステップＳ４）。
【００２７】
ステップＳ４での判断の結果、発熱素子１１ａの温度が目標温度Ｔｃに達していない場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５に進み、達している場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、処理はステップＳ６に進む。
【００２８】
図４に示すように、ステップＳ５において、目標温度Ｔｃが検出温度Ｔａよりも高い場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、熱電変換素子１２ａは発熱素子制御回路２より吸熱方向Ｉｃに通電され、低い場合（ステップＳ５１：Ｎｏ）、熱電変換素子１２ａは発熱素子制御回路２より発熱方向Ｉｈに通電される。
【００２９】
ステップＳ６では、発熱素子１１ａが印刷温度に達したか否か判断される。印刷温度に達していない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、処理はステップＳ２に進む。印刷温度に達している場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、一ライン印刷され（ステップＳ７）、発熱素子１１ａは発熱素子制御回路２より通電を停止される（ステップＳ８、図５の時間ｔ１）。
【００３０】
次に、冷却過程について説明する。冷却過程は図３におけるステップＳ８〜終了、図５における時間ｔ１〜ｔ２に相当する。
【００３１】
ステップＳ８では、発熱素子制御回路２による通電停止により発熱素子１１ａは温度が変化し、その温度Ｔａは熱電変換素子１２ａにより検出される（ステップＳ９）。検出された温度Ｔａは予め定められた目標温度Ｔｃと比較され（ステップＳ１０）、その偏差値（Ｔｃ−Ｔａ）に基づいて強制冷却が必要か否か判断される（ステップＳ１１）。
【００３２】
ステップＳ１１での判断の結果、発熱素子１１ａの温度が目標温度Ｔｃに達していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、熱電変換素子１２ａは発熱素子制御回路２より吸熱方向Ｉｃに通電され（ステップＳ１２）、ステップＳ９に進む。
【００３３】
ステップＳ１１での判断の結果、発熱素子１１ａの検出温度Ｔａが目標温度Ｔｃに達している場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、強制冷却は終了する（図５の時間ｔ２）。
【００３４】
なお、上記加熱過程及び冷却過程は一ライン印刷に相当する過程を示したものであり、実施する際は必要ライン数に相当する回数だけ加熱過程及び冷却過程を繰り返して印刷が行われる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記実施の形態における記述内容は本発明に係るサーマルヘッドの一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、ＰＣＢ基板１上に発熱素子１１ａ〜１１ｎ、熱電変換素子１２ａ〜１２ｎがマウントされていると説明したが、これに限定されず、ＰＣＢ基板１上に発熱素子１１ａ〜１１ｎ、発熱素子制御回路２、熱電変換素子１２ａ〜１２ｎ、熱電変換素子制御回路３ａ〜３ｎがマウントされていても、本発明を適用することが可能である。
【００３６】
また、熱電変換素子制御回路３ａ〜３ｎは熱電変換素子１２ａ〜１２ｎに個別的に設けたが、１つの熱電素子制御回路で熱電変換素子１２ａ〜１２ｎを時分割制御しても、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用したサーマルヘッドの全体構成例である。
【図２】本発明を適用したサーマルヘッドにおける発熱素子、熱電変換素子、熱電変換素子制御回路の構成例である。
【図３】本発明を適用した温度制御アルゴリズムの例である。
【図４】本発明を適用した温度制御アルゴリズムの例である。
【図５】本発明を適用した発熱素子の目標温度Ｔｃと検出温度Ｔａの時間変化、発熱素子への通電電流Ｉの時間変化、発熱素子制御回路への通電電流Ｉｈ及びＩｃの時間変化、の例である。
【符号の説明】
【００３８】
１００  サーマルヘッド１００
１       ＰＣＢ基板１
１１ａ〜１１ｎ  発熱素子１１ａ〜１１ｎ
１２ａ〜１２ｎ  熱電変換素子１２ａ〜１２ｎ
２       発熱素子制御回路２
３ａ〜３ｎ      熱電変換素子制御回路３ａ〜３ｎ
４       駆動制御回路４
５       印刷データ５
【図１】
2005254600.tif 000003
【図２】
2005254600.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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