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【発明の名称】 サーマルプリンタ
【発明者】 【氏名】林 淳司
【住所又は居所】埼玉県朝霞市泉水3−13−45 富士写真フイルム株式会社内

【要約】 【課題】プラテンローラの周面温度を高精度且つ低コストに測定する。

【解決手段】カラー感熱プリンタのプラテンローラ19を、プラテン軸35と導電性のプラテンゴム36とから構成する。プラテン軸35を絶縁性のジョイント38と、このジョイント38の両端に取り付けられた金属軸39a,39bとから構成する。プラテン軸35の両端間に定電流を印加する定流電源41と、両端間の電圧を測定する電圧計42とを設ける。ローラ温度算出部46において、測定電圧値からプラテン軸35の両端間の電気抵抗値を求めるとともに、この電気抵抗値からプラテンローラの周面温度を算出するようにしたので、プラテンローラの周面温度を高精度且つ低コストに測定することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サーマルヘッドと、このサーマルヘッドと対向する位置に配置され、周面を記録紙に接触させた状態で回転しながら記録紙を支持するプラテンローラと、このプラテンローラの周面温度を測定してサーマルヘッドの濃度補正を行う濃度補正部とを備えたサーマルプリンタにおいて、
前記プラテンローラの回転軸の周囲に被覆されるプラテンゴムとして、温度変化により導電率が変化する導電性ゴムを使用するとともに、この導電性ゴムに電流を流して導電性ゴムの抵抗値を調べることによりプラテンローラの周面温度を測定する温度測定手段を設けたことを特徴とするサーマルプリンタ。
【請求項2】
前記回転軸は、その軸方向の両端面が前記導電性ゴムへ給電するための端子となるように、両端部が導電体で構成されるとともに、前記両端部から前記導電性ゴムへ電流が流れるように、各端部は、前記回転軸の中央部に設けられた結合部材によって絶縁されていることを特徴とする請求項1記載のサーマルプリンタ。
【請求項3】
前記導電性ゴムは、ゴム材料にカーボンブラックを添加したものであることを特徴とする請求項1または2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、サーマルヘッドとプラテンローラとの間で記録紙を挟みこみ、サーマルヘッドの発熱素子を加熱させて熱記録を行うサーマルプリンタに関するものである。
【背景技術】
【0002】
サーマルヘッドを用いて記録紙に熱記録(印画)を行うサーマルプリンタとして、昇華型、熱溶融型など熱転写プリンタや、感熱プリンタなどが知られている。例えば、カラー感熱プリンタは、サーマルヘッドとプラテンローラとの間に感熱記録紙を挟み込むとともに、サーマルヘッドを加熱して感熱記録紙に層設された各感熱発色層を発色させることで印画を行っている。このサーマルヘッドとしては、多数の発熱素子をヘッド基板上に主走査方向に沿ってライン状に配列させたものが用いられる。そして、印画時には、発熱素子アレイを感熱記録紙に圧接し、その状態で感熱記録紙を主走査方向と直交する副走査方向に搬送させながら主走査方向のライン画像を1ラインずつ順次印画して1画面分のプリント画像を印画する。
【0003】
カラー感熱プリンタでは、各感熱発色層を所望の濃度に発色させるために、発熱素子アレイに印加するヘッド印加電圧の大きさを制御するなどしてサーマルヘッドの発熱量を制御しているが、特に何枚も連続して印画を行っているとサーマルヘッドが蓄熱して、プリント画像に濃度むらが発生してしまう。この濃度むらは同一色の色エリアで特に目立ってしまうため、プリント画像の品質を著しく低下させてしまう。従って、例えば特許文献1及び2に記載されているように、サーマルヘッドのヘッド温度やヘッド近傍の環境温度などを測定し、これらの各測定温度に基づき、濃度むらが発生しないようにヘッド印加電圧の大きさを制御することで濃度補正を行っている。
【0004】
印画時にサーマルヘッドには、感熱記録紙を介してプラテンローラが圧接しているので、連続印画を行うとプラテンローラも蓄熱して、その周面温度が高くなってしまう。その結果、濃度むらを発生させてしまう畏れがある。従って、プラテンローラの周面温度も濃度補正を行うための濃度補正パラメータとして非常に重要である。そのため、濃度むらのない高品質なプリント画像を得るためには、濃度補正パラメータとして、上述のヘッド温度や環境温度以外に、プラテンローラの周面温度を高精度に測定する必要がある。
【0005】
しかしながら、プラテンローラは、感熱記録紙の搬送に応じて従動回転するため、温度測定用の配線を簡単に取り付けることはできない。つまり、サーミスタや熱電対などの温度センサをプラテンローラ内に埋設し、そこからプリンタの制御部に測定温度信号を送ることが容易にできない。そのため、例えば特許文献3に記載されているように、プラテンローラ内に埋設された温度センサからの測定温度信号をプリンタの制御部に伝送する信号伝送用のロータリージョイントを設けることで、従動回転しているプラテンローラの周面温度を高精度に測定する方法がある。
【0006】
【特許文献1】特開2001−246774号公報
【特許文献2】特開2001−270144号公報
【特許文献3】特開平11−102494号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記特許文献3に記載されているような温度情報伝送用のロータリージョイントは高価なため、カラー感熱プリンタの製造コストが高くなってしまうという問題がある。このような回転体周面の温度を測定する手段として、例えば、赤外線温度センサなどの非接触型の温度センサを用いる方法もあるが、非接触型の温度センサもロータリージョイントと同様に高価なため、プリンタの製造コストが高くなってしまう。
【0008】
本発明は上記問題を解決するためのものであり、濃度補正を行うのに用いるプラテンローラの周面温度を高精度且つ低コストに測定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】
本発明は、サーマルヘッドと、このサーマルヘッドと対向する位置に配置され、周面を記録紙に接触させた状態で回転しながら記録紙を支持するプラテンローラと、このプラテンローラの周面温度を測定してサーマルヘッドの濃度補正を行う濃度補正部とを備えたサーマルプリンタにおいて、前記プラテンローラの回転軸の周囲に被覆されるプラテンゴムとして、温度変化により導電率が変化する導電性ゴムを使用するとともに、この導電性ゴムに電流を流して導電性ゴムの抵抗値を調べることによりプラテンローラの周面温度を測定する温度測定手段を設けたことを特徴とする。
【0010】
また、前記回転軸は、その軸方向の両端面が前記導電性ゴムへ給電するための端子となるように、両端部が導電体で構成されるとともに、前記両端部から前記導電性ゴムへ電流が流れるように、各端部は、前記回転軸の中央部に設けられた結合部材によって絶縁されていることが好ましい。さらに、前記導電性ゴムは、ゴム材料にカーボンブラックを添加したものであることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明のサーマルプリンタは、プラテンローラの回転軸の周囲に被覆されるプラテンゴムとして、温度変化により導電率が変化する導電性ゴムを使用するとともに、この導電性ゴムに電流を流して導電性ゴムの抵抗値を調べることによりプラテンローラの周面温度を測定する温度測定手段を設けたので、プラテンローラの周面温度を正確且つ低コストに測定することができる。これにより、プリンタの製造コストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
図1は本発明を実施したカラー感熱プリンタ(以下、単にプリンタという)10を示した概略図である。プリンタ10は、記録媒体として長尺のカラー感熱記録紙(以下、単に記録紙という)11を用いるカラーサーマルプリンタである。この記録紙11は、ロール状に巻かれた記録紙ロール12の形態でプリンタ10にセットされる。
【0013】
記録紙ロール12の外周面には、給紙ローラ13が当接されている。この給紙ローラ13は、図示しない搬送モータにより駆動される。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12は図中反時計方向に回転され、記録紙11が記録紙ロール12から送り出される。逆に、給紙ローラ13が図中反時計方向に回転されると、記録紙ロール12は図中時計方向に回転され、記録紙11は記録紙ロール12に巻き戻される。
【0014】
記録紙11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。また、第1の感熱発色層であるイエロー感熱発色層は、波長が約420nmの青紫色の光であるイエロー定着光が照射されたときに発色能力が消失する。第2の感熱発色層であ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、波長が約365nmの近紫外線であるマゼンタ定着光が照射されたときに発色能力が消失する。
【0015】
記録紙ロール12の近傍には、記録紙11を挟み込んで搬送する搬送ローラ対16が配置されている。この搬送ローラ対16は、図示しない搬送モータにより回転駆動されるキャプスタンローラ16aと、このキャプスタンローラ16aに圧接するピンチローラ16bとからなり、記録紙11を図中右方の給紙方向と、図中左方の巻戻し方向とに往復搬送する。
【0016】
搬送ローラ対16の給紙方向の下流側には、サーマルヘッド18とプラテンローラ19とが記録紙11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18は、記録紙11の搬送経路の上方に配置されており、多数の発熱素子を主走査方向に沿ってライン状に配列した発熱素子アレイ(以下、単に発熱素子という)18aを有している。また、サーマルヘッド18は、プラテンローラ19との間で記録紙11をニップして、その発熱素子18aを記録面に押圧させた印画位置と、記録面から離れさせた退避位置との間で移動自在とされており、この移動はカムやバネ、ソレノイド等からなるシフト機構(図示せず)によって行なわれる。印画時にはサーマルヘッド18を印画位置に移動させて、プラテンローラ19との間で記録紙11をニップさせる。そして、記録紙11を搬送させながら各発熱素子18aを画像データに対応した所定の温度に加熱させることで、記録紙11の各感熱発色層を発色させて1ラインずつ順次印画を行う。プラテンローラ19は、記録紙11の搬送に応じて従動回転する。
【0017】
サーマルヘッド18には、前記特許文献1及び2に記載されているように、サーマルヘッド18のヘッド温度を測定するヘッド温度センサ21が埋設されている。また、サーマルヘッド18の近傍には、ヘッド近傍の環境温度を測定する環境温度センサ22が設けられている。各温度センサ21,22としては、例えば、サーミスタや熱電対などの各種温度センサが用いられる。
【0018】
サーマルヘッド18の給紙方向の下流側には、記録紙11の記録面に対面するように、光定着器25が配置されている。この光定着器25は、イエロー用定着ランプ26、マゼンタ用定着ランプ27、リフレクタ28等から構成される。イエロー用定着ランプ26は、発光ピークが420nmの青紫色光を放射して、記録紙11のイエロー感熱発色層を定着させる。マゼンタ用定着ランプ27は、365nmの近紫外線を放射してマゼンタ感熱発色層を定着させる。
【0019】
光定着器28の給紙方向の下流側にはカッタ30と排紙口31とが順に配置されている。カッタ30は長尺の記録紙11を記録エリア毎に切断する。排紙口31からはカッタ30によりシート状に切断された記録紙11が排出される。
【0020】
本発明では、記録紙11の搬送に応じて従動回転するプラテンローラ19を、図2に示すようにプラテン軸35と、このプラテン軸35の周囲を覆うように設けられた導電性のプラテンゴム36とから構成する。プラテン軸35は、その軸の略中央部がセラミック材料やプラスチック材料などの絶縁性の材料から形成されたジョイント38になっており、このジョイント38の図中両端にはそれぞれステンレス製の金属軸39a,39bが取り付けられている。ジョイント38に金属軸39a,39bを取り付けるために、ジョイント38の両端には雌ねじが形成され、金属軸39aの図中右端部と金属軸39bの図中左端部とには、それぞれ雄ねじが設けられている。そして、各金属軸39a,39bの雄ねじをジョイント38の雌ねじに螺合させることによって、金属軸39a,39bとジョイント38とが一体になっている。ジョイント38が絶縁性材料で形成されているため、当然のことながら、プラテン軸35単体では、その金属軸39aと金属軸39bとは電気的に絶縁している。なお、各ねじを使って金属軸39a,39bをジョイント38に取り付ける代わりに、例えば接着剤などを用いて取り付けるようにしてもよい。
【0021】
導電性を有するプラテンゴム36としては、例えばクロロプレンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴムなどの各種ゴム材料に、カーボンブラックを添加させたものが用いられる。また、その導電率は、ゴム材料に含有させたカーボンブラックの含有量を調整することで、所望の値にすることができる。なお、本発明で用いるプラテンゴムは、これに限定されるものでなく、各種の導電性ゴムを用いることができる。
【0022】
一般に、導電体の温度が変わればその電気抵抗値もそれに応じて変化することはよく知られている。従って、予めプラテンローラ19の周面温度、つまり、プラテンゴム36の周面温度と、その周面温度に対応した電気抵抗値とを関連付けたデータテーブル或いは演算式などを予め作成しておくことによって、プラテンゴム36の電気抵抗値からプラテンゴム36の周面温度を容易に算出することができる。
【0023】
プラテンゴム36の電気抵抗値は、ジョイント38が絶縁性材料で形成されているので、プラテン軸35の両端間の電気抵抗値とほぼ等価である。そのため、プラテン軸35の両端間の電気抵抗を測定する抵抗測定手段として、プラテン軸35の両端間に定電流を印加する定流電源41と、プラテン軸35の両端間の電圧を測定する電圧計42と、定電流印加及び電圧測定用の配線43とから構成されている。
【0024】
プラテンローラ19は印画時に従動回転するため、配線43をプラテン軸35の両端面にそのまま固定することはできない。そのため、例えば、配線43の先端に切片44をそれぞれ取り付ける。そして、各切片44をプラテン軸35の両端面にそれぞれ点接触させる。これにより、従動回転するプラテン軸35の両端間に定電流を印加することが可能になるとともに、その両端間の電圧を測定することが可能になる。なお、使用する切片44としては、導電性であり、且つプラテン軸35の両端面に点接触させられるものであれば、任意の材質及び形状のものでよい。
【0025】
電圧計42の測定電圧値は、ローラ温度算出部46に送られる。ローラ温度算出部46は、定流電源41により印加されている電流値と、電圧計42の測定電圧値とからプラテン軸35の両端間の電気抵抗値を求める。また、図3に示すように、プラテンゴム36の周面温度を変化させたときのプラテン軸35の両端間における電気抵抗値を正確に測定しておき、この測定結果からプラテンゴム36の周面温度と、プラテン軸35の両端間の電気抵抗値とを関連付けたデータテーブルまたは演算式を記憶した温度算出用LUTをローラ温度算出部46に設けておく。これにより、ローラ温度算出部46は、求められた電気抵抗値と、温度算出用LUTとに基づいて、プラテンゴム36の周面温度を高精度に算出することができる。この周面温度の算出結果は、図2に示すように、システムコントローラ48に送られる。
【0026】
システムコントローラ48は、図示は省略するが、CPU、メモリなどからなり、プリンタ全体の動作を統括制御する。このシステムコントローラ48には、画像データに応じて各発熱素子18aに印加されるヘッド印加電圧を制御するヘッドドライバ50やローラ温度算出部46の他に、図示は省略するが、搬送モータを駆動する搬送モータドライバ、定着ランプ26,27を駆動するランプドライバ、操作パネル等が接続されている。そして、システムコントローラ48は、操作パネルからの入力信号に基づいて、プリンタ10の各部の動作を制御する。
【0027】
また、システムコントローラ48には、上述のヘッド温度センサ21及び環境温度センサ22が図示しないA/D変換器を介して接続されている。従って、システムコントローラ48は、ヘッド温度センサ21によって測定されたヘッド温度、環境温度センサ22によって測定された環境温度、ローラ温度算出部46によって算出された周面温度を濃度補正パラメータとして、プリント画像に濃度むらが発生しないようにヘッドドライバ50を制御して濃度補正を行う。そのため、例えばヘッド温度と環境温度及び周面温度と、記録紙11への記録濃度とを対応させたデータテーブルまたは演算式を記憶した濃度補正用LUTをシステムコントローラ48内のメモリに設けておく。システムコントローラ48は、印画前及び印画時に各算出及び測定温度と、濃度補正用LUTとから記録紙11への記録濃度を予測して、発熱素子18aに印加するヘッド印加電圧値を変化させているので、記録濃度が所望の濃度よりも濃くならないように濃度補正することができる。その結果、濃度むらの発生を抑えることができる。
【0028】
次に、本実施形態の作用について、図4に示したフローチャート及び図1、図2を用いて説明する。プリンタ10がユーザより印刷の指示を取得した場合には、図示しない搬送モータの駆動により給紙ローラ13が回転を開始する。給紙ローラ13は、図中時計方向に回転して記録紙ロール12から記録紙11を送り出す。
【0029】
記録紙ロール12から送り出された記録紙11が、搬送ローラ対16にニップされると、搬送ローラ対16のキャプスタンローラ16aは、搬送モータによって給紙方向に回転され、記録紙11を記録紙ロール12から引き出して給紙方向に搬送する。記録紙11の記録エリアの先端がサーマルヘッド18の発熱素子アレイ18aに到達すると、システムコントローラ48は、サーマルヘッド18を印画位置に移動させて、プラテンローラ19との間で記録紙11をニップさせる。同時に、定流電源41からプラテン軸35の両端に定電流を印加させるとともに、電圧計42を用いてプラテン軸35の両端間の電圧を測定し、ローラ温度算出部46においてプラテン軸35の両端間の電気抵抗値を求める。
【0030】
ローラ温度算出部46は、求められた電気抵抗値と、温度算出用LUTとに基づいて、プラテンゴム36の周面温度を算出し、この算出結果をシステムコントローラ48に送る。周面温度をプラテン軸35の両端間の電気抵抗値から求めているので、前記特許文献3に記載されているようなロータリージョイントや、非接触型の温度センサを用いる必要がなく、プリンタ10を低コストに製造できる。また、プラテンゴム36の周面温度を変化させたとき電気抵抗値を正確に測定しておき、この測定結果に基づいてプラテンゴム36の周面温度を算出しているため、周面温度を高精度に求めることができる。
【0031】
システムコントローラ48は、ローラ温度算出部46から送られた周面温度と、ヘッド温度センサ21により測定されたヘッド温度と、環境温度センサ22により測定された環境温度とから、メモリ内に設けられた濃度補正用LUTを参照して記録紙11への記録濃度を予測する。そして、システムコントローラ48は、予測された記録濃度が画像データに記録されている濃度よりも濃くなる場合には、印画するイエロー画像に応じたヘッド印加電圧値を標準値よりも一律に低くした値に設定する。次いで、設定されたヘッド印加電圧を各発熱素子18aに印加して、イエロー感熱発色層にイエロー画像を1ライン分印画する。以下、同様にして各算出及び測定温度に基づき、必要に応じて各発熱素子18aへ印加するヘッド印加電圧値を変化させながら全ラインの印画を行う。この際に、プラテンローラ19は、下方から圧接して記録紙11とサーマルヘッド18との接触状態を安定化させる。そして、全ラインの印画が完了したらサーマルヘッド18を退避位置に移動させる。
【0032】
また、イエロー画像の印画中に光定着器25のイエロー用定着ランプ26を点灯させる。そして、印画済みの記録紙11が搬送ローラ対16により順次搬送され、記録エリアの後端が光定着器25を通過した時に搬送が停止される。搬送が停止されたら、同時にイエロー用定着ランプ26を消灯させる。これにより、イエロー画像が定着される。イエロー画像の定着が完了すると、システムコントローラ48は、記録紙11を巻き戻し方向に搬送する。その後、上述したイエロー画像の印画及び定着と同様に、マゼンタ画像の印画及び定着と、シアン画像の印画とが行われる。各算出及び測定温度に基づいて、各発熱素子18aへ印加するヘッド印加電圧値を変化させているので、記録紙11への記録濃度が所望の濃度よりも濃くならないように濃度補正することができる。その結果、濃度むらの発生を抑えることができる。
【0033】
シアン画像の印画が完了すると、記録紙11は更に給紙方向に向けて搬送され、カッタ31によって所定の位置で切り離され、排紙口30から排出される。その後、システムコントローラ48は、記録紙11の先端を搬送ローラ対16がニップする位置まで搬送して、次の印画処理待機状態になる。そして、一定時間を経過しても次の入力がない場合には、記録紙11を記録紙ロール12に巻き戻した後に、電源をオフにする。
【0034】
なお、本実施形態では、プラテンゴム36の周面温度と、サーマルヘッド18のヘッド温度と、サーマルヘッド18の近傍の環境温度とを濃度補正パラメータとして用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、特にヘッド温度を測定している場合には、プリント画像の品質をどの程度まで上げるかにもよるが、環境温度の測定を行わなくてもよい。
【0035】
また、本実施形態では、記録濃度を補正する補正方法として、各算出及び測定温度に基づいて、各発熱素子18aへ印加するヘッド印加電圧値を変化させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図1では図示は省略しているが、サーマルヘッド18には、蓄熱したヘッドを冷却するためのヒートシンク及び冷却ファンが取り付けられているのが通常である。従って、各発熱素子18aへ印加するヘッド印加電圧値を変化させる代わりに、冷却ファンの送風量を変化させることで、各発熱素子18aの発熱量を制御して、記録濃度を補正するようにしてもよい。
【0036】
また、本実施形態では、1個のサーマルヘッドに対してカラー感熱記録紙を3回往復動させて印画を行う3パス方式のカラー感熱プリンタを例に説明したが、3個のサーマルヘッドに対してカラー感熱記録紙を1回通過させて印画を行う1パス方式のカラー感熱プリンタにも本発明を適用することができる。
【0037】
なお、本実施形態では、長尺の記録紙を使用し、プリント後に切断してシート状のカラープリントを作成したが、シート状にカットされた記録紙にプリントを行うカラー感熱プリンタにも本発明を適用することができる。また、本実施形態では、カラー感熱プリンタを例に説明したが、モノクロの感熱プリンタや、インクリボンを背後から加熱して溶融または昇華したインクを記録紙に転写して画像を記録する熱溶融型、昇華型の熱転写プリンタなどの各種サーマルプリンタに本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明を実施したカラー感熱プリンタの概略図である。
【図2】同プリンタのサーマルヘッド及びプラテンローラの断面図である。
【図3】同プラテンローラの両端間の電気抵抗値と、このローラの周面温度との関係を示したグラフの一例である。
【図4】同プリンタのプリント処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0039】
10 プリンタ
11 記録紙
18 サーマルヘッド
18a 発熱素子
19 プラテンローラ
21 ヘッド温度センサ
22 環境温度センサ
35 プラテン軸
36 プラテンゴム
38 ジョイント
41 定流電源
42 電圧計
46 ローラ温度算出部
48 システムコントローラ
【出願人】 【識別番号】000005201
【氏名又は名称】富士写真フイルム株式会社
【住所又は居所】神奈川県南足柄市中沼210番地
【出願日】 平成15年11月19日(2003.11.19)
【代理人】 【識別番号】100075281
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 和憲

【公開番号】 特開2005−145008(P2005−145008A)
【公開日】 平成17年6月9日(2005.6.9)
【出願番号】 特願2003−389608(P2003−389608)