JPH08174895A - サーマルプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘッド発熱体の温度変化を正確に検出し、印
字結果の向上を図る。 【構成】 ヘッド発熱体を有するサーマルヘッドを備え
たサーマルプリンタにおいて、サーマルヘッドの熱勾配
の異なる場所にそれぞれ設けられた一対の温度センサ
と、各温度センサからの検出温度の温度差を変数とし、
予め測定したヘッド発熱体の温度変化曲線に近似した値
を求めるための関数を予め記憶しておく関数記憶部とを
設け、この関数記憶部からの関数と算出した温度差とに
基づいてヘッド発熱体の温度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッド発熱体を有する
サーマルヘッドを備えたサーマルプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のサーマルプリンタにおいては、
サーマルヘッドのヘッド発熱体の温度が印字結果に影響
を与えるものがある。例えば、ドットサイズが変更可能
なサーマルプリンタにおいては、ヘッド発熱体の温度が
変化するとドットサイズが変わってしまい、所望のドッ
トサイズでの印字結果を得ることができなくなる。ま
た、カラー印字可能なカラーサーマルプリンタにおいて
は、ヘッド発熱体の温度が変化すると印字結果において
階調性や色合い等が変化し、品質が悪化する。

【０００３】このようなサーマルプリンタにおいては、
ヘッド発熱体の温度を検出する温度センサを設け、この
ヘッド発熱体の温度変化に応じた印字制御を行うことに
より、所望のドットサイズでの印字を正確に行ったり、
ヘッド発熱体の温度変化によって品質が変化しないよう
にしている。

【０００４】しかしながら、このヘッド発熱体自体は非
常に高温になるため、温度センサをこのヘッド発熱体に
直接設けようとすれば、高価な温度センサが必要とな
り、実用的ではない。

【０００５】このため、従来、ヘッド発熱体の放熱用の
ヒートシンク又はヘッド発熱体の近傍に設けられた制御
用の電子部品等が搭載された回路基板に１つの温度セン
サを設け、この温度センサで間接的にヘッド発熱体の温
度変化を検出していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなサーマルプ
リンタは、室温やプリンタ内温度等が緩やかに変化する
場合は、ヘッド発熱体の温度上昇率と温度センサが設け
られた場所の温度上昇率はほぼ等しくなるため、ヘッド
発熱体の温度と温度センサからの検出温度との間の温度
差はほぼ一定となり、温度センサからの検出温度の温度
変化に基づいて印字出力を正確に制御することができ
る。

【０００７】しかし、高速印字や連続印字を行う場合等
には、ヘッド発熱体自体がはやい速度で発熱するため、
ヘッド発熱体の温度上昇率と温度センサが設けられた場
所の温度上昇率が相違するようになる。すなわちヘッド
発熱体の温度と温度センサからの検出温度との間の温度
差が変化するようになる。

【０００８】このような場合、ヘッド発熱体の温度変化
を正確に検出することができないという問題があった。
このため、温度センサからの検出温度の変化に応じた制
御を行ったとしても、例えばドットサイズが変更可能な
サーマルプリンタではドットサイズが変わってしまい、
所望のドットサイズでの印字結果を得ることができなく
なり、またカラー印字可能なカラーサーマルプリンタで
は印字結果において階調性や色合い等が変化し、品質が
悪化してしまう問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、ヘッド発熱体の温度変
化を正確に検出することができ、従って、印字結果の向
上を図ることができるサーマルプリンタを提供しようと
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、ヘッド発熱体を有するサーマルヘッドを備えたサー
マルプリンタにおいて、サーマルヘッド近傍の熱勾配の
異なる場所にそれぞれ設けられた一対の温度検出手段
と、各温度検出手段からの検出温度の差を算出する温度
差算出手段と、この温度差算出手段で算出した温度差を
変数とし、予め測定したヘッド発熱体の温度変化曲線に
近似した値を求めるための関数を予め記憶しておく関数
記憶手段とを設け、この関数記憶手段からの関数と温度
差算出手段で算出した温度差とに基づいてヘッド発熱体
の温度を求めるものである。

【００１１】請求項２記載の本発明は、ヘッド発熱体を
有するサーマルヘッドを備えたサーマルプリンタにおい
て、サーマルヘッドに設けられた温度検出手段と、この
温度検出手段からの検出温度の履歴を記憶する検出温度
記憶手段と、温度検出手段からの現在の検出温度と検出
温度記憶手段からの所定時間前の検出温度との差を算出
する温度差算出手段と、この温度差算出手段で算出した
温度差を変数とし、予め測定したヘッド発熱体の温度変
化曲線に近似した値を求めるための関数を予め記憶して
おく関数記憶手段とを設け、この関数記憶手段からの関
数と温度差算出手段で算出した温度差とに基づいてヘッ
ド発熱体の温度を求めるものである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の本発明においては、各温度検出
手段からの検出温度を検出し、これらの温度差を温度差
算出手段で算出する。そして、この温度差及び関数記憶
手段からの関数に基づいてヘッド発熱体の温度を求め
る。

【００１３】請求項２記載の本発明においては、温度検
出手段からの検出温度の履歴を検出温度記憶手段に記憶
しておく。そして、ヘッド発熱体の温度を求める際、温
度検出手段から現在の温度を検出し、検出温度記憶手段
から所定時間前の検出温度を読出す。これら現在の検出
温度と所定時間前の検出温度との差を温度差算出手段で
算出し、この温度差及び関数記憶手段からの関数に基づ
いてヘッド発熱体の温度を求める。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１５】図１は、本実施例にかかるサーマルプリン
タのサーマルヘッドをヘッド発熱体の側から見た外観斜
視図で、１はヘッド発熱体である。このヘッド発熱体１
はセラミック基板２の一方の面にライン状に配設された
多数の発熱体素子から構成される。

【００１６】このセラミック基板２の他方の面はアルミ
ヒートシンク３を構成する面の一端部側に寄せて固定さ
れている。アルミヒートシンク３の他端側にはセラミッ
ク基板２の端面に隣設したスレーブ回路基板４が固定板
５によって固定されている。

【００１７】上記スレーブ回路基板４には、マスタ回路
基板６がコネクタ７を介して接続されるようになってい
る。このスレーブ回路基板４のヘッド発熱体１から離間
した縁部には温度検出手段としての回路基板温度センサ
８が設けられている。この回路基板温度センサ８は、ヘ
ッド発熱体１の温度を予測する際に使用する２つの温度
変数のうちの１つとなる回路基板周辺温度を検出するも
のである。

【００１８】また、上記アルミヒートシンク３のヘッド
発熱体１側と反対側の面には、図２に示すように温度検
出手段としてのヒートシンク温度センサ９が設けられて
いる。このヒートシンク温度センサ９は、上記回路基板
温度センサ８とともにヘッド発熱体１の温度を予測する
温度変数のうちのもう１つとなるヒートシンク温度を検
出するものである。

【００１９】図３は、本実施例にかかるサーマルプリン
タの回路構成を示すブロック図で、１１は制御部本体を
構成するＣＰＵ（中央処理装置）、１２はこのＣＰＵ１
１が各部を制御するためのプログラムデータを格納した
ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）、１３はＣＰＵ１
１がデータ処理のために使用するメモリ等を設けたＲＡ
Ｍ（ランダム・アクセス・メモリ）、１４はＩ／Ｏポー
ト、１５はホストコンピュータ１６を通信回線で外部接
続するインタフェース（Ｉ／Ｆ）である。

【００２０】上記ＣＰＵ１１とＲＯＭ１２、ＲＡＭ１
３、Ｉ／Ｏポート１４、インタフェース１５とはバスラ
イン１７により電気的に接続されている。

【００２１】上記Ｉ／Ｏポート１４には上記回路基板温
度センサ８、ヒートシンク温度センサ９、ホストコンピ
ュータ１６からの印字データに基づいてヘッド発熱体１
へ通電するヘッドドライバー１８、及びプラテン等を駆
動する紙送りモータ２２を駆動するモータドライバー２
３がそれぞれ接続されている。

【００２２】図５は、連続印字を行った場合の上記回路
基板温度センサ８及びヒートシンク温度センサ９の検出
温度と、ヘッド発熱体１の温度との時間変化に対する関
係を示す図であり、同図中、点線曲線Ａは回路基板温度
センサ８の検出温度、点線曲線Ｂはヒートシンク温度セ
ンサ９の検出温度、実線曲線Ｃはヘッド発熱体１の温度
の時間変化をそれぞれ示している。

【００２３】このグラフから明らかなように、回路基板
温度センサ８の検出温度及びヒートシンク温度センサ９
の検出温度は、ともにヘッド発熱体１の温度よりも低
い。このようなヘッド発熱体１の温度よりも低い場所の
温度を検出してヘッド発熱体１の温度変化を間接的に予
測することにより、温度センサ８，９を高価な高精度の
ものとする必要がなくなる。

【００２４】また、回路基板温度センサ８の検出温度は
ヒートシンク温度センサ９の検出温度よりもさらに低
く、これらの検出温度には温度差が生じている。このよ
うな温度勾配が異なる場所の温度の差を利用してヘッド
発熱体１の温度変化を予測することにより、ヘッド発熱
体１の温度変化に応じた的確、かつ正確な予測が可能と
なる。

【００２５】これらの温度曲線は直線に近い状態で勾配
しいるため、ある時間のヘッド発熱体１の温度の増加率
ΔＨは、同じ時間の回路基板温度センサ８の検出温度Ｔ
A 及びヒートシンク温度センサ９の検出温度ＴB との温
度差ΔＴ（＝ＴB −ＴA ）にほぼ比例している。

【００２６】これにより、ある時間のヘッド発熱体１の
温度Ｔの温度変化曲線は、ａを比例定数とすると、上記
温度センサ８，９の温度ΔＴを変数とする（１）式に示
す関数で近似できる。 Ｔ＝ＴB ＋ａΔＴ …（１） そして、実験的に測定したヘッド発熱体１の検出温度Ｔ
と、温度センサ８，９の検出温度ＴA ，ＴB とから比例
定数ａを求めて、（１）式で示す関数を決定する。この
関数は、例えばＲＯＭ１２に設けた関数記憶手段として
の関数記憶部１２ａに予め記憶しておき、印字中のヘッ
ド発熱体１の温度を測定するときに読出して使用する。

【００２７】上記ＣＰＵ１１は、連続印字を行う場合
等、ヘッド発熱体温度により制御する必要があるとき
に、プログラムに基づいて図４に示すようなヘッド発熱
体温度予測制御を行うようになっている。

【００２８】すなわち、ＣＰＵ１１は先ずＳＴ（ステッ
プ）１にて回路基板温度センサ８からの検出温度ＴA を
入力し、これを保持しておく。続いてＳＴ２にてヒート
シンク温度センサ９からの検出温度ＴB を入力する。そ
して、ＳＴ３にてこれら検出温度ＴA ，ＴB の温度差Δ
Ｔ（＝ＴB −ＴA ）を算出する（温度差算出手段）。

【００２９】次に、ＳＴ４にて上述した（１）式に示す
関数をＲＯＭ１２から読出し、この関数及び各温度セン
サ８，９の温度差ΔＴに基づいてヘッド発熱体１の温度
Ｔを求めてヘッド発熱体温度予測制御を終了する。

【００３０】このような構成の本実施例においては、温
度勾配の異なる場所に設けた一対の温度センサ８，９か
らの検出温度の温度差ΔＴを変数としてヘッド発熱体１
の温度変化曲線を直線的に近似して求めた（１）式に示
す関数を予め作成して、ＲＯＭ１２等に記憶しておく。

【００３１】そして、印字中にヘッド発熱体１の温度を
検出する必要があるときに、各温度センサ８，９からそ
れぞれ温度ＴA ，ＴB を検出する。その温度差ΔＴ及び
上記関数に基づいてヘッド発熱体１の温度を求める。

【００３２】このように、温度勾配の異なる場所に設け
た温度センサ８，９の検出温度の温度差からヘッド発熱
体１の温度を予測するため、ヘッド発熱体１の温度が変
化しない場合はもちろん、ヘッド発熱体１の温度上昇率
と温度センサ８，９が設けられた場所の温度上昇率が相
違するような高速印字や連続印字を行う場合等において
もヘッド発熱体１の温度を正確に検出することができ
る。このため、従来のように１つのセンサで間接的にヘ
ッド発熱体１の温度変化を測定していた場合に比してヘ
ッド発熱体１の温度変化を正確に予測できる。

【００３３】これにより、本実施例で予測したヘッド発
熱体１の検出温度Ｔの変化に基づいて制御を行えば、ド
ットサイズが変更可能なサーマルプリンタでは、高速印
字や連続印字を行ってもドットサイズを一定の大きさに
保持するこができ、所望のドットサイズで印字を行うこ
とができ、従って印字品質を向上することができる。

【００３４】また、本実施例で予測したヘッド発熱体１
の検出温度Ｔの変化に基づいて制御を行えば、カラー印
字可能なカラーサーマルプリンタではヘッド発熱体１の
温度が変化しても階調性や色合い等を一定に保持するこ
とができ、従って印字品質が向上することができる。

【００３５】なお、本実施例においては、温度勾配の異
なる場所として比較的低い温度勾配となるスレーブ回路
基板４に一方の温度センサ８を設けたものについて述べ
たが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば
さらに低い温度勾配となるマスタ回路基板６に一方の温
度センサを設けてもよい。これにより、温度センサから
の検出温度の温度差がさらに大きくなるため、ヘッド発
熱体１の温度をより正確に予測することができる。

【００３６】次に、本発明の他の実施例を図６ないし図
８を参照して説明する。なお、本実施例において上記実
施例と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明を省
略する。

【００３７】図６は、本実施例にかかるサーマルプリン
タの回路構成を示すブロック図で、図２に示すブロック
図と異なるのは、回路基板温度センサ８及びヒートシン
ク温度センサ９の２つの温度センサを設ける代わりに、
回路基板温度センサ８のみを設けている点、ＲＡＭ１３
にこの回路基板温度センサ８からの検出温度の過去の履
歴を記憶する検出温度記憶手段としての検出温度記憶部
１３ａを設けた点である。

【００３８】図８は、連続印字を行った場合の上記回路
基板温度センサ８の検出温度と、ヘッド発熱体１の温度
との時間変化に対する関係を示す図であり、上記実施例
と異なる点は、ヘッド発熱体１の温度変化曲線を所定時
間前の検出温度ＴAtと現在の検出温度ＴA との温度差Δ
Ｔを変数とする関数で近似する点である。

【００３９】具体的に説明すると、ある時間のヘッド発
熱体１の温度の増加率ΔＨは、同じ時間の回路基板温度
センサ８の検出温度ＴA 、及び所定時間ｔ前の回路基板
温度センサ８の検出温度ＴAtとの温度差ΔＴ（＝ＴA −
ＴAt）にほぼ比例している。

【００４０】これにより、ある時間のヘッド発熱体１の
温度Ｔの温度変化曲線は、ｂを比例定数とすると、上記
温度センサ８の温度ΔＴを変数とする次の（２）式に示
す関数で近似できる。 Ｔ＝ＴA ＋ｂΔＴ …（２） そして、実験的に測定したヘッド発熱体１の検出温度Ｔ
と、温度センサ８の検出温度ＴA ，ＴAtとから比例定数
ａを求めて、（２）式で示す関数を決定する。この関数
は、例えばＲＯＭ１２に設けた関数記憶手段としての関
数記憶部１２ａに予め記憶しておき、印字中のヘッド発
熱体１の温度を測定するときに読出して使用する。

【００４１】本実施例におけるＣＰＵ１１は、連続印字
を行う場合等、ヘッド発熱体温度により制御する必要が
あるときに、プログラムに基づいて図７に示すようなヘ
ッド発熱体温度予測制御を行うようになっている。

【００４２】すなわち、ＣＰＵ１１は先ずＳＴ（ステッ
プ）１１にて回路基板温度センサ８からの検出温度ＴA
を入力し、これを保持しておく。続いてＳＴ１２にて所
定時間ｔ前の回路基板温度センサ８からの検出温度ＴAt
をＲＡＭ１３の検出温度記憶部１３ａから読出す。

【００４３】そして、ＳＴ１３にてこれら検出温度ＴA
，ＴAtの温度差ΔＴ（＝ＴA −ＴAt）を算出する（温
度差算出手段）。次に、ＳＴ１４にて上述した（２）式
に示す関数をＲＯＭ１２から読出し、この関数及び温度
差ΔＴに基づいてヘッド発熱体１の温度Ｔを求めてヘッ
ド発熱体温度予測制御を終了する。

【００４４】このような構成の本実施例においては、回
路基板温度センサ８からの検出温度ＴA 及び所定時間前
の検出温度ＴAtの温度差ΔＴを変数としてヘッド発熱体
１の温度変化曲線を直線的に近似して求めた（２）式に
示す関数を予め作成して、ＲＯＭ１２等に記憶してお
く。また、回路基板温度センサ８からの検出温度ＴA も
ＲＡＭ１３の検出温度記憶部１３ａに記憶しておく。

【００４５】そして、印字中にヘッド発熱体１の温度を
検出する必要があるときに、回路基板温度センサ８から
温度ＴA を検出し、ＲＡＭ１３から所定時間前の検出温
度ＴAtを読出し、その温度差ΔＴ及び上記関数に基づい
てヘッド発熱体１の温度を求める。

【００４６】このように、１つの温度センサ８で、過去
の検出温度の履歴を記憶しておき、現在の検出温度と所
定時間前の検出温度の温度差からヘッド発熱体１の温度
を予測するため、上記実施例と同様の効果が得られる。

【００４７】また、１つの温度センサを設ければ足りる
ため、上記実施例の効果に加えて、部品点数を減少する
ことができ、従って製造効率を向上することもできる。

【００４８】なお、本実施例において、温度センサ８を
スレーブ回路基板４に設けたものについて述べたが、必
ずしもこれに限定されることはなく、温度センサ８をア
ルミヒートシンク９に設けてもよい。このように、比較
的温度勾配の高い場所に温度センサを設けることによ
り、現在の検出温度と所定時間前の検出温度との温度差
がより大きくなるため、ヘッド発熱体１の温度をさらに
正確に予測することができる。

【００４９】なお、上記実施例においては、ヘッド発熱
体１の温度変化曲線を温度差ΔＴを変数として直線近似
した関数に基づいてヘッド発熱体１の温度を予測するも
のについて述べたが、必ずしもこれに限定されるもので
はなく、ヘッド発熱体１の温度変化曲線を温度差ΔＴを
変数として曲線近似した関数に基づいてヘッド発熱体１
の温度を予測するものであってもよい。これにより、さ
らに正確にヘッド発熱体１の温度を予測することができ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ヘ
ッド発熱体の温度変化を正確に検出することができ、従
って、印字結果の向上を図ることができるサーマルプリ
ンタを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかるサーマルプリンタの
サーマルヘッドの概略構成を示す斜視図。

【図２】図１に示すサーマルヘッドを実線矢印Ｇ方向か
ら見た斜視図。

【図３】同実施例にかかるサーマルプリンタの回路構成
を示すブロック図。

【図４】図３に示すＣＰＵが行うヘッド発熱体温度予測
制御を示す流れ図。

【図５】同実施例において連続印字を行った場合の各温
度センサの検出温度とヘッド発熱体の温度との時間変化
に対する関係を示す図。

【図６】本発明における他の実施例にかかるサーマルプ
リンタの回路構成を示すブロック図。

【図７】図６に示すＣＰＵが行うヘッド発熱体温度予測
制御を示す流れ図。

【図８】同実施例において連続印字を行った場合の温度
センサの検出温度とヘッド発熱体の温度との時間変化に
対する関係を示す図。

【符号の説明】

１…ヘッド発熱体 ８…回路基板温度センサ ９…ヒートシンク温度センサ １１…ＣＰＵ １２ａ…関数記憶部 １３ａ…検出温度記憶部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッド発熱体を有するサーマルヘッドを
   備えたサーマルプリンタにおいて、前記サーマルヘッド
   の熱勾配の異なる場所にそれぞれ設けられた一対の温度
   検出手段と、各温度検出手段からの検出温度の差を算出
   する温度差算出手段と、この温度差算出手段で算出した
   温度差を変数とし、予め測定した前記ヘッド発熱体の温
   度変化曲線に近似した値を求めるための関数を予め記憶
   しておく関数記憶手段とを設け、この関数記憶手段から
   の関数と前記温度差算出手段で算出した温度差とに基づ
   いて前記ヘッド発熱体の温度を求めることを特徴とする
   サーマルプリンタ。
2. 【請求項２】 ヘッド発熱体を有するサーマルヘッドを
   備えたサーマルプリンタにおいて、前記サーマルヘッド
   に設けられた温度検出手段と、この温度検出手段からの
   検出温度の履歴を記憶する検出温度記憶手段と、前記温
   度検出手段からの現在の検出温度と前記検出温度記憶手
   段からの所定時間前の検出温度との差を算出する温度差
   算出手段と、この温度差算出手段で算出した温度差を変
   数とし、予め測定した前記ヘッド発熱体の温度変化曲線
   に近似した値を求めるための関数を予め記憶しておく関
   数記憶手段とを設け、この関数記憶手段からの関数と前
   記温度差算出手段で算出した温度差とに基づいて前記ヘ
   ッド発熱体の温度を求めることを特徴とするサーマルプ
   リンタ。