(57)【要約】【課題】  簡単な構成および手法でサーマルヘッドの温度制御を行いつつ、高画質なプリントを得ることができるサーマルプリンタを提供する。【解決手段】  カラー感熱プリンタ２は、サーマルヘッド１７の温度を測定する温度センサ２４と、サーマルヘッド１７の目標温度をＴａ、温度センサ２４によるサーマルヘッド１７の測定温度をＴｍとした場合、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、Ｔｍ＜Ｔａになるとサーマルヘッド１７を加熱するヒータ２３をオンさせ、Ｔｍ≧Ｔａになるとヒータ２３をオフさせ、サーマルヘッド１７で画像を記録する画像記録時には、ヒータ２３をオフさせるとともに、ヒータ２３のオンオフにより生じるＴｍの周期的な変動パターン３０を監視し、変動パターン３０がある特定の挙動を示したときに画像の記録を開始させるように、サーマルヘッド１７の駆動を制御するシステムコントローラ２１とを備える。【選択図】        図１
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【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ための加熱手段とを有するサーマルプリンタにおいて、
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Ｔｍとした場合、サーマルヘッドで画像を記録していない非画像記録時には、Ｔｍ＜Ｔａになると前記加熱手段をオンさせ、Ｔｍ≧Ｔａになると前記加熱手段をオフさせ、サーマルヘッドで画像を記録する画像記録時には、前記加熱手段をオフさせるとともに、
前記加熱手段のオンオフにより生じるＴｍの周期的な変動パターンを監視し、
前記変動パターンがある特定の挙動を示したときに画像の記録を開始させるように、前記サーマルヘッドの駆動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プリンタ。
【請求項２】
前記制御手段は、前回の測定温度Ｔｍｏと今回の測定温度Ｔｍｎとを比較して、同じ比較結果が所定回数続いた場合に、前記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のサーマルプリンタ。
【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と、サーマルヘッドを加熱するための加熱手段とを有するサーマルプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルプリンタ、例えばカラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドに設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。
【０００３】
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、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。
【０００４】
上記のような問題を解決するために、従来のサーマルプリンタでは、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を設け、サーマルヘッドの温度が常に目標温度となるように、温度センサの測定結果に応じてヒータの駆動を制御している（特許文献１〜３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２５２９５号公報
【特許文献２】特開平７−１３７３２６号公報
【特許文献３】特開平９−１７４８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に記載のサーマルプリンタのように、温度センサの測定結果に応じてヒータの駆動を制御する場合、サーマルヘッドの温度を目標温度で一定にするための手法としては、ＰＩＤ制御が考えられる。しかしながら、ＰＩＤ制御を採用した場合、制御パラメータの選定に多大な労力が掛かり、生産コストが嵩むという問題がある。
【０００７】
一方、ヒータを単にオンオフ制御する方法は、ＰＩＤ制御と比較して制御自体は簡単になるため、安価な生産コストで前述の制御を行うことが可能となる。但し、その分温度変動の振幅が大きくなり、また、温度センサでサーマルヘッドの温度を測定してから、画像の記録を開始するまでにタイムラグがあるため、画像記録開始時のサーマルヘッドの温度がばらつき、これに起因する濃度ムラが発生するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡単な構成および手法でサーマルヘッドの温度制御を行いつつ、高画質なプリントを得ることができる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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、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ための加熱手段とを有するサーマルプリンタにおいて、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Ｔｍとした場合、サーマルヘッドで画像を記録していない非画像記録時には、Ｔｍ＜Ｔａになると前記加熱手段をオンさせ、Ｔｍ≧Ｔａになると前記加熱手段をオフさせ、サーマルヘッドで画像を記録する画像記録時には、前記加熱手段をオフさせるとともに、前記加熱手段のオンオフにより生じるＴｍの周期的な変動パターンを監視し、前記変動パターンがある特定の挙動を示したときに画像の記録を開始させるように、前記サーマルヘッドの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記制御手段は、前回の測定温度Ｔｍｏと今回の測定温度Ｔｍｎとを比較して、同じ比較結果が所定回数続いた場合に、前記制御を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のサーマルプリンタによれば、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、温度測定手段によるサーマルヘッドの測定温度をＴｍとした場合、サーマルヘッドで画像を記録していない非画像記録時には、Ｔｍ＜Ｔａになるとサーマルヘッドを加熱する加熱手段をオンさせ、Ｔｍ≧Ｔａになると加熱手段をオフさせ、サーマルヘッドで画像を記録する画像記録時には、加熱手段をオフさせるとともに、加熱手段のオンオフにより生じるＴｍの周期的な変動パターンを監視し、変動パターンがある特定の挙動を示したときに画像の記録を開始させるように、サーマルヘッドの駆動を制御する制御手段とを備えたので、簡単な構成および手法でサーマルヘッドの温度制御を行いつつ、高画質なプリントを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１において、本発明を適用したカラー感熱プリンタ２には、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の形態でカラー感熱プリンタ２にセットされる。
【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、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。      
【００１４】
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。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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Ａ方向（給紙方向）とＢ方向（巻戻方向）とに往復搬送する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
温度センサ２４は、一定時間、例えば１０ｍｓｅｃ毎にサーマルヘッド１７の温度を測定し、この測定結果をシステムコントローラ２１に逐次送信する。システムコントローラ２１は、温度センサ２４による測定温度をＴｍ、サーマルヘッド１７の目標温度をＴａとして、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、Ｔｍ＜Ｔａになるとヒータ２３をオンさせ、サーマルヘッド１７の温度を上げる。また、Ｔｍ≧Ｔａになるとヒータ２３をオフさせ、サーマルヘッド１７の温度を下げる。一方、サーマルヘッド１７で画像を記録する画像記録時には、ヒータ２３をオフさせる。なお、Ｔａは、システムコントローラ２２内のメモリ（図示せず）に予め格納されている。
【００２１】
上記のようにシステムコントローラ２１でヒータ２３のオンオフ制御を行うと、Ｔｍ、つまりサーマルヘッド１７の温度は、図２に示すような周期的な変動パターン３０をもった特性となる。システムコントローラ２１は、この周期的な変動パターン３０を監視し、前回の測定温度Ｔｍｏをメモリにストックするとともに、このＴｍｏと今回の測定温度Ｔｍｎとの大小関係を比較する。
【００２２】
システムコントローラ２１は、ＴｍｏとＴｍｎとの比較結果がＴｍｏ≧Ｔｍｎであった場合にカウント値をインクリメントし、Ｔｍｏ＜Ｔｍｎであった場合にカウント値を０に初期化するカウンタ（図示せず）を備えている。システムコントローラ２１は、このカウンタのカウント値が所定値、例えば５以上となり、且つそのときのＴｍｎ≦Ｔａであった場合、すなわち、図２において、時間ｔ０〜ｔ１の間で、ＴｍがＴａを過ぎて下降しているときに画像記録を開始させるように、ヘッドドライバ２２を介してサーマルヘッド１７の駆動を制御する。なお、図２中のｔｓは、カウンタのカウント値が５以上となり、システムコントローラ２１から画像記録の開始を指示する信号をヘッドドライバ２２に発信した時間を表し、ｔｐは、サーマルヘッド１７で実際に画像記録を開始した時間をそれぞれ表す。
【００２３】
図１において、搬送ローラ対１５のＡ方向下流側には、記録紙１０の記録面に対面して定着器２５が配置されている。また、定着器２５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２６が配置されている。さらに、排紙ローラ対１６のＡ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２７が設けられている。
【００２４】
定着器２５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２５ａ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２５ｂと、これらの光源２５ａ、２５ｂからの光を記録紙１０に向けて反射させるリフレクタ２５ｃとからなる。各光源２５ａ、２５ｂは、ランプドライバ２８によって駆動される。
【００２５】
次に、上記構成を有するカラー感熱プリンタ２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。画像記録開始操作が実行されると、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Ａ方向に送り出される。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Ａ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Ａ方向に搬送されながら、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。
【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２５のイエロー用定着光源２５ａ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２５ａが点灯され、搬送モータ１２が逆転されて記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのイエロー感熱発色層が定着される。
【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Ａ方向に搬送されながら、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。
【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２５のマゼンタ用定着光源２５ｂ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２５ｂが点灯され、搬送モータ１２が逆転されて記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのマゼンタ感熱発色層が定着される。
【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のシアン感熱発色層にシアン画像が記録される。
【００３１】
画像記録後の記録紙１０は、搬送ローラ対１５によりＡ方向に搬送され、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、排紙ローラ対１６により排紙口２７から外部に排出される。
【００３２】
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、一定時間毎に温度センサ２４でサーマルヘッド１７の温度が測定される。そして、その測定結果がシステムコントローラ２１に逐次送信され、システムコントローラ２１内のメモリにストックされる。      
【００３３】
Ｔｍ＜Ｔａになった場合は、ヒータ２３がオンされ、サーマルヘッド１７の温度が上げられる。また、Ｔｍ≧Ｔａになった場合は、ヒータ２３がオフされ、サーマルヘッド１７の温度が下げられる。
【００３４】
システムコントローラ２１では、それまでメモリにストックされていたＴｍｏとＴｍｎとの大小関係が比較される。そして、比較結果がＴｍｏ≧Ｔｍｎであった場合には、カウンタのカウント値がインクリメントされる、一方、Ｔｍｏ＜Ｔｍｎであった場合には、カウント値が０に初期化され、処理がリターンされる。
【００３５】
カウンタのカウント値が所定値以上となり、且つそのときのＴｍｎ≦Ｔａであった場合は、システムコントローラ２１によりヒータ２３がオフされ、画像記録が開始されるようにサーマルヘッド１７の駆動が制御される。一方、カウンタのカウント値が所定値以下、またはＴｍｎ＞Ｔａであった場合は、処理がリターンされる。
【００３６】
上記のように、略一定な決まったタイミングで画像の記録が開始されるので、温度センサ２４でサーマルヘッド１７の温度を測定してから、画像の記録を開始するまでのタイムラグの間の温度変動により、画像の記録を開始するときのサーマルヘッド１７の温度がばらつくことがなくなり、濃度ムラの発生を防止することができる。また、ヒータ２３をオンオフ制御するので、ＰＩＤ制御のように、制御パラメータを設定するなどの煩雑な作業を行う必要がない。
【００３７】
さらに、前回の測定温度Ｔｍｏと今回の測定温度Ｔｍｎとを比較して、同じ比較結果が所定回数続いた場合に画像の記録を開始させるようにしたので、Ｔｍの変動パターン３０が確実にある特定の挙動を示しているか否かを把握することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、図２において、時間ｔ０〜ｔ１の間で、ＴｍがＴａを過ぎて下降しているときに画像記録を開始させるようにしたが、例えばＴｍがＴａを過ぎて上昇しているときでもよく、換言すれば、Ｔｍの変動パターン３０がある特定の挙動を示したときにのみ、画像記録を開始させるようにすればよい。また、上記実施形態では、サーマルヘッド１７を加熱するヒータ２３のみを設けているが、必要に応じてファンやヒートシンクなどの冷却手段を設けてもよい。
【００３９】
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２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】
【００４０】
【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】温度センサによる測定温度の時間的な変化を示すグラフである。
【図３】非画像記録時における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】
【００４１】
２  カラー感熱プリンタ
１０  カラー感熱記録紙（記録紙）
１７  サーマルヘッド
２１  システムコントローラ
２３  ヒータ
２４  温度センサ
２５  定着器
３０  変動パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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