JP5128226B2

JP5128226B2 - サーマルプリンタ

Info

Publication number: JP5128226B2
Application number: JP2007256968A
Authority: JP
Inventors: 俊明阿部
Original assignee: Sato Knowledge and Intellectual Property Institute Co Ltd; Sato Holdings Corp
Current assignee: Sato Knowledge and Intellectual Property Institute Co Ltd; Sato Holdings Corp
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: JP2009083340A

Description

本発明は、サーマルヘッドの発熱体を選択的に発熱させて印字を行うサーマルプリンタに関し、特にサーマルヘッドの断線を予測する機能を有するサーマルプリンタに関する。

サーマルヘッドに形成されている各発熱体の初期抵抗値を記憶しておき、各発熱体の抵抗値を検出して、検出した抵抗値が所定レベルを超えたときに、警告を発するように構成し、断線するおそれのある発熱体を事前に検出するサーマルプリンタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、外来の原因による傷などを除けば、発熱体の電気的な劣化や、発熱体の保護膜の摩耗による発熱体の破壊が発熱体の断線の要因になっているが、従来技術では、
発熱体の電気的な劣化を検出することは可能であるが、発熱体の保護膜の摩耗については、何等考慮されておらず、断線するおそれのある発熱体を正確に検出することができない。従って、断線するおそれのある発熱体を事前に検出することができず、発熱体が切れてしまうと、替えのサーマルヘッドを用意するまで印字発行ができず、例えば、物流工程や製造工程等でラインを長時間に亘って止めることとなり、物流工程や製造工程等での作業効率を低下させるという問題点があった。

特開平１１−２９１５３４号公報

本発明は斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被印字媒体の挟持搬送に伴う発熱体の保護膜の摩耗をも考慮して、発熱体の断線を正確に予知することができ、発熱体の断線に起因するラインの停止を防止することができるサーマルプリンタを提供する点にある。

本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、前記サーマルヘッドには、前記被印字媒体の搬送経路内に配置され、印字に用いられる印字用発熱体と、前記被印字媒体の搬送経路外に配置され、印字に用いられないチェック用発熱体と、前記印字用発熱体および前記チェック用発熱体を保護する保護膜とが形成されており、前記被印字媒体の挟持搬送に伴って前記印字用発熱体の前記保護膜の摩耗が進行する速度に対して、略同等もしくは速く前記チェック用発熱体の前記保護膜を摩耗させる摩耗進行手段と、前記印字用発熱体に対して選択的に通電して印字を行うと共に、前記印字用発熱体の積算通電時間よりも前記チェック用発熱体の積算通電時間が長くなるように、前記チェック用発熱体に通電する印字制御手段と、前記チェック用発熱体の断線をチェックする断線検出手段と、該断線検出手段によって前記チェック用発熱体の断線が検出されると、前記印字用発熱体の断線を予知するニア断線通知を報知する報知手段とを具備することを特徴とするサーマルプリンタに存する。
また請求項２記載の発明の要旨は、前記摩耗進行手段は、交換可能であることを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタに存する。
また請求項３記載の発明の要旨は、前記サーマルヘッドには、複数個の前記チェック用発熱体が形成されており、前記印字制御手段は、少なくとも２段階に前記チェック用発熱体の積算通電時間に差をつけることを特徴とする請求項１又は２記載のサーマルプリンタに存する。

本発明のサーマルプリンタは、サーマルヘッドに、被印字媒体の搬送経路内に配置され、印字に用いられる印字用発熱体と、被印字媒体の搬送経路外に配置され、印字に用いられないチェック用発熱体と、印字用発熱体およびチェック用発熱体を保護する保護膜とを形成し、被印字媒体の挟持搬送に伴って印字用発熱体の保護膜の摩耗が進行する速度に対して、略同等もしくは速くチェック用発熱体の保護膜を摩耗させる摩耗進行手段と、印字用発熱体に対して選択的に通電して印字を行うと共に、印字用発熱体の積算通電時間よりもチェック用発熱体の積算通電時間が長くなるように、チェック用発熱体に通電する印字制御手段と、チェック用発熱体の断線をチェックする断線検出手段と、断線検出手段によってチェック用発熱体の断線が検出されると、印字用発熱体の断線を予知するニア断線通知を報知する報知手段とを設けることにより、被印字媒体の挟持搬送に伴う発熱体の保護膜の摩耗をも考慮して、チェック用発熱体を印字用発熱体よりも厳しい条件で用いて、チェック用発熱体を印字用発熱体より速く断線させることで、印字用発熱体の断線に先立って、チェック用発熱体の断線を検出することができるため、印字用発熱体の断線を正確に予知することができ、発熱体の断線に起因するラインの停止を防止することができるという効果を奏する。

さらに、本発明のサーマルプリンタは、摩耗進行手段を交換可能に構成することにより、被印字媒体やインクリボンの種類に応じて、摩耗進行手段の材質を変更できるため、摩擦係数が異なる材質の被印字媒体やインクリボンにも対応できると共に、サーマルヘッドと摩耗進行手段とを一緒に交換することで、サーマルヘッドの断線予告時期を適切（速過ぎず、遅過ぎず）に、報知することができるという効果を奏する。

さらに、本発明のサーマルプリンタは、サーマルヘッドに複数個のチェック用発熱体を形成し、少なくとも２段階にチェック用発熱体の積算通電時間に差をつけることにより、印字用発熱体の状態を段階的に認識できるため、サーマルヘッドの断線の危険度に応じて、使用者側がサーマルヘッドを交換する時期を選択することが可能になるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係るサーマルプリンタの実施の形態の構成を示す概略側面図であり、図２は、図１に示すサーマルヘッドに設けられた印字用発熱体およびチェック用発熱体の配置を示す図であり、図３は、図２に示すチェック用発熱体部分の保護膜を擬似的に摩耗させる摩耗進行手段の構成を示す図であり、図４は、図３に示す摩耗進行手段の他の実施の形態の構成を示す図であり、図５は、図１に示す制御部の構成を示すブロック図であり、図６は、図５に示す印字制御部の構成を示すブロック図である。

本実施の形態のサーマルプリンタ１は、図１を参照すると、印字部として、搬送モータ１０によって回転駆動されるプラテンローラ１１と、複数の発熱体がプラテンローラ１１に対向する面に形成されているサーマルヘッド１２とを有し、複数枚のラベル２が帯状台紙３に仮着されているラベル連続体等の被印字媒体４とインクリボン５とを重ねてプラテンローラ１１とサーマルヘッド１２との間に挟持搬送し、サーマルヘッド１２の発熱体を選択的に発熱させることにより、被印字媒体４（ラベル２）の印字面にインクリボン５からインクを転写させて印字を施すように構成されている。なお、インクリボン５を用いることなく、被印字媒体４（ラベル２）を感熱発色させて印字を施すようにしても良い。

被印字媒体４は、紙管等の筒状体６にロール状に巻き回された状態、すなわちロール紙として供給部１３に回転自在に支持され、供給部１３からプラテンローラ１１とサーマルヘッド１２との間に供給される。また、インクリボン５は、プラテンローラ１１に連動して回転駆動されるリボン用紙供給軸１４とリボン巻き取り軸１５との間に架け渡され、リボン用紙供給軸１４にロール状に巻き回された状態で支持されたインクリボン５は、プラテンローラ１１とサーマルヘッド１２との間に被印字媒体４と共に供給され、転写後のインクリボン５は、リボン巻き取り軸１５によって巻き取られる。

供給部１３と印字部との間の被印字媒体４の搬送経路には、被印字媒体４の帯状台紙３に設けられているタイミングマークを検出するラベル検出センサ１６が設けられている。ラベル検出センサ１６の出力は、制御部３０に入力され、制御部３０は、ラベル検出センサ１６の出力に基づいて、ラベル２の先端位置を認識することで、プラテンローラ１１を回転駆動する搬送モータ１０を制御して、被印字媒体４をフィード方向に搬送させながらサーマルヘッド１２の発熱体を選択的に発熱させてラベル２に印字を施す。なお、被印字媒体４の帯状台紙３に設けられているタイミングマークは、仮着されているラベル２の間隔で設けられており、帯状台紙３の裏面側に印刷されたアイマークと称される矩形状の黒色マーク等が用いられる。なお、タイミングマークの代わりとして帯状台紙３に仮着された隣り合うラベル２間の帯状台紙３部分を検出するようにしても良い。また、搬送モータ１０としては、正逆回転可能で回転量を制御することができ、例えば、ステッピングモータ等を用いることができる。

サーマルヘッド１２には、図２を参照すると、印字に用いられる印字用発熱体１２１と、印字に用いられないチェック用発熱体１２２とがプラテンローラ１１に対向する面に連続して形成されている。図２は、サーマルヘッド１２をプラテンローラ１１側から見た図であり、印字用発熱体１２１は、被印字媒体４の搬送経路内に配置され、印字用発熱体１２１が形成されている範囲が印字領域となる。また、チェック用発熱体１２２は、被印字媒体４の搬送経路外に配置されている。

図３（ａ）は、プラテンローラ１１とサーマルヘッド１２とで被印字媒体４とインクリボン５とを重ねての挟持している状態を示しており、サーマルヘッド１２のチェック用発熱体１２２が形成されている部分を擬似的に摩耗させる摩耗進行手段１７が、図３（ｂ）に示すように、被印字媒体４およびインクリボン５の厚さと略同等の厚さでプラテンローラ１１の周面に設けられている。サーマルヘッド１２の印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２が形成されている面には、印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２を保護する図示しない保護膜が形成されており、被印字媒体４の搬送経路内に位置する印字用発熱体１２１を保護する保護膜は、被印字媒体４とインクリボン５とを重ねての挟持搬送することによって経時的に摩耗されることになり、被印字媒体４の搬送経路外に位置するチェック用発熱体１２２を保護する保護膜は、摩耗進行手段１７によって経時的に摩耗されることになる。なお、摩耗進行手段１７は、被印字媒体４の搬送経路に位置する保護膜の摩耗が進行する速度に対して、略同等もしくは速く摩耗されるように、サーマルヘッド１２との摩擦力が設定されている。また、摩耗進行手段１７を構成する材料としては、プラテンローラ１１とサーマルヘッド１２との間隔が摩耗進行手段１７の厚さによって拡がり過ぎないように弾性を有し、且つチェック用発熱体１２２の発熱に対して不燃性を有する、例えば不燃フェルトを用いることができる。さらに、被印字媒体４やインクリボン５の材質に応じて、被印字媒体４の搬送経路に位置する保護膜の摩耗が進行する速度が変化するため、摩耗進行手段１７を交換可能に構成し、サーマルヘッド１２との摩擦力を変更することができるようにすると好適である。

本実施の形態では、摩耗進行手段１７をプラテンローラ１１の周面に設けるように構成したが、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、プラテンローラ１１とは別体で設けるようにしても良く、このように、摩耗進行手段１７をプラテンローラ１１とは別体で設けた場合には、摩耗進行手段１７のサーマルヘッド１２に対する押圧力を変更できるように構成すると、摩耗進行手段１７を交換することなく、サーマルヘッド１２との摩擦力を変更することができる。

制御部３０には、パーソナルコンピュータ等のホストコンピュータ４０が外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）１８を介して接続され、ホストコンピュータ４０との間で各種データやコマンドの送受信を行うことができるようになっており、ホストコンピュータ４０からラベル２に印字する印字データが送信される。

制御部３０は、図５を参照すると、所定の制御プログラムとフォントデータとを記憶するＲＯＭ（read only memory）３１と、ＲＯＭ３１に記憶されている制御プログラムに従って動作し、各部を制御するＣＰＵ（central processing unit）３２と、ＣＰＵ３２が動作する上で必要となる各種データを記憶するＲＡＭ（random access memory）３３と、搬送モータ１０にパルス信号等の駆動信号を供給し、搬送モータ１０を回転させる搬送制御部３４と、ＣＰＵ３２からの指示に基づいて、サーマルヘッド１２に対して断線チェックを行うと共に、サーマルヘッド１２に印字動作を行わせる印字制御部３５と、ＣＰＵ３２の制御下、ラベル検出センサ１６からタイミングマークの検出信号を受け取り、デジタルのデータに変換することでピッチ信号としてＣＰＵ３２に供給するラベル検出部３６とを備えている。

ＣＰＵ３２は、外部Ｉ／Ｆ１８経由でホストコンピュータ４０から印字データを受信すると、受信した印字データに含まれる文字コードに対応するフォントデータをＲＯＭ３１から読み出し、ホストコンピュータ４０より送信されてきた印字データに対応するビットマップイメージデータをＲＡＭ３３の描画領域に展開する。次に、ＣＰＵ３２は、印字制御部３５に印字モードを通知することで、ＲＡＭ３３の描画領域に展開したビットマップイメージデータの印字を印字制御部３５に指示すると共に、搬送制御部３４に対して被印字媒体４を搬送方向に搬送するよう指示する。

印字制御部３５は、ＣＰＵ３２からの指示に基づいて、ＲＡＭ３３の描画領域に展開されているビットマップイメージデータに対応して、サーマルヘッド１２に対して制御信号を供給し、印字処理を行う。また、搬送制御部３４は、ＣＰＵ３２からの指示に基づいて、搬送モータ１０に対して所定の駆動信号を供給し、搬送モータ１０を駆動させる。これにより、印字用プラテンローラ１１とサーマルヘッド１２とで挟持搬送されながら被印字媒体４（ラベル２）に印字データが印字される。

また、ＣＰＵ３２は、サーマルヘッド１２に形成されている印字用発熱体１２１が隣接するラベル２間の帯状台紙３部分に接している期間や印字を開始する前等のサーマルヘッド１２が印字処理を行っていない期間に、印字制御部３５にチェックモードを通知することで、サーマルヘッド１２に形成されている印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２の断線チェックを印字制御部３５に指示する。印字制御部３５は、チェック用発熱体１２２に順次通電することで断線チェックを行い、チェック結果をＣＰＵ３２に通知する。

印字制御部３５は、図６を参照すると、エミッタ接地され、印字用発熱体１２１の一方の端子と接続されたＮＰＮ形の印字制御用トランジスタ１２３をＯＮ／ＯＦＦすると共に、エミッタ接地され、チェック用発熱体１２２の一方の端子と接続されたＮＰＮ形のチェック用トランジスタ１２４をＯＮ／ＯＦＦする通電制御部３５１と、印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２の他方の端子に供給する電源を切り換えるスイッチ３５２と、ＣＰＵ３２からのモードの通知（印字モードもしくはチェックモード）に応じてスイッチ３５２を切り換えるモード切換部３５３と、印字用発熱体１２１の他方の端子の電圧によって印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２の断線を検出する断線検出部３５４とを備えている。

モード切換部３５３は、ＣＰＵ３２から印字モードが通知されると、サーマルヘッド駆動用電源＋Ｖｈが印字用発熱体１２１に供給されるようにスイッチ３５２を切り換えると共に、通電制御部３５１を印字モードに設定し、通電制御部３５１は、ＲＡＭ３３の描画領域に展開されているビットマップイメージデータに対応して、印字制御用トランジスタ１２３をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、サーマルヘッド駆動用電源＋Ｖｈを通電して印字用発熱体１２１を選択的に発熱させて印字を施す。また、通電制御部３５１は、サーマルヘッド駆動用電源＋Ｖｈの通電により、印字用発熱体１２１のいずれかが発熱される場合に、チェック用発熱体１２２をＯＮ制御することで、サーマルヘッド駆動用電源＋Ｖｈを通電してチェック用発熱体１２２を発熱させるように設定されており、印字用発熱体１２１への積算通電時間よりも、チェック用発熱体１２２への積算通電時間の方が長くなるようになっている。

また、モード切換部３５３は、ＣＰＵ３２からチェックモードが通知されると、サーマルヘッド駆動用電源＋Ｖｈよりも低い断線検出用電源Ｖｌが分圧用抵抗ｒａを介して印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２に供給されるようにスイッチ３５２を切り換えると共に、通電制御部３５１をチェックモードに設定し、通電制御部３５１は、印字制御用トランジスタ１２３およびチェック用トランジスタ１２４を順次ＯＮして行くことで、印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２に断線検出用電源Ｖｌを順次通電する。

断線検出部３５４は、断線検出用電源Ｖｌが分圧用抵抗ｒａを介して供給される、印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２の他方の端子における電圧、すなわち、分圧用抵抗ｒａと印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２との分圧電圧を監視することで、印字用発熱体１２１の断線と、チェック用発熱体１２２の断線とをチェックし、チェック結果をＣＰＵ３２に通知する。

ＣＰＵ３２は、チェック用発熱体１２２のいずれかが断線している場合には、液晶ディスプレイ等の表示手段やブザー等の音声出力手段である報知部１９によって替えのサーマルヘッド１２の準備を促すニア断線通知をユーザに報知する。すなわち、チェック用発熱体１２２を保護する保護膜は、摩耗進行手段１７によって印字用発熱体１２１を保護する保護膜の摩耗進行速度に対して、略同等もしくは速く摩耗されるようになっていると共に、チェック用発熱体１２２への積算通電時間の方が印字用発熱体１２１への積算通電時間よりも長くなるように設定されているため、チェック用発熱体１２２は、印字に用いられる印字用発熱体１２１よりも速く断線する。従って、チェック用発熱体１２２の断線を検出した時点では、印字用発熱体１２１に断線が生じておらず、印字を継続することができ、チェック用発熱体１２２の断線は、印字用発熱体１２１の断線の予知として用いることができる。

ＣＰＵ３２は、印字用発熱体１２１のいずれかが断線している場合には、報知部１９によってサーマルヘッド１２の交換を促す断線通知をユーザに報知する。

また、本実施の形態では、図６を参照すると、複数のチェック用発熱体１２２を設けるように構成したが、チェック用発熱体１２２の数は任意であり、サーマルプリンタの仕様に応じて適宜設定される。さらに、複数のチェック用発熱体１２２を設けた場合には、例えば、印字用発熱体１２１のいずれかが発熱される場合に通電されるチェック用発熱体１２２と、印字用発熱体１２１のいずれもが発熱されない場合も含めて常時通電されるチェック用発熱体１２２とを設け、少なくとも２段階に複数のチェック用発熱体１２２の積算通電時間に差をつけることで、印字用発熱体１２１の断線の予知を複数段で行うことが可能になる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、サーマルヘッド１２に、被印字媒体４の搬送経路内に配置され、印字に用いられる印字用発熱体１２１と、被印字媒体４の搬送経路外に配置され、印字に用いられないチェック用発熱体１２２と、印字用発熱体１２１およびチェック用発熱体１２２を保護する保護膜とを形成し、被印字媒体４の挟持搬送に伴って印字用発熱体１２１の保護膜の摩耗が進行する速度に対して、略同等もしくは速くチェック用発熱体１２２の保護膜を摩耗させる摩耗進行手段１７と、印字用発熱体１２１に対して選択的に通電して印字を行うと共に、印字用発熱体１２１の積算通電時間よりもチェック用発熱体１２２の積算通電時間が長くなるように、チェック用発熱体１２２に通電する印字制御部３５と、チェック用発熱体１２２の断線をチェックする断線検出部３５４と、断線検出部３５４によってチェック用発熱体１２２の断線が検出されると、印字用発熱体１２１の断線を予知するニア断線通知を報知する報知部１９とを設けることにより、被印字媒体４の挟持搬送に伴う印字用発熱体１２１の保護膜の摩耗をも考慮して、チェック用発熱体１２２を印字用発熱体１２１よりも厳しい条件で用いて、チェック用発熱体１２２を印字用発熱体１２１より速く断線させることで、印字用発熱体１２１の断線に先立って、チェック用発熱体１２２の断線を検出することができるため、印字用発熱体１２１の断線を正確に予知することができ、印字用発熱体１２１の断線に起因するラインの停止を防止することができるという効果を奏する。

さらに、本実施の形態によれば、摩耗進行手段１７を交換可能に構成することにより、被印字媒体４やインクリボン５の種類に応じて、摩耗進行手段１７の材質を変更できるため、摩擦係数が異なる材質の被印字媒体４やインクリボン５にも対応できると共に、サーマルヘッド１２と摩耗進行手段１７とを一緒に交換することで、サーマルヘッド１２の断線予告時期を適切（速過ぎず、遅過ぎず）に、報知することができるという効果を奏する。

さらに、本実施の形態によれば、サーマルヘッド１２に複数個のチェック用発熱体１２２を形成し、少なくとも２段階にチェック用発熱体１２２の積算通電時間に差をつけることにより、印字用発熱体１２１の状態を段階的に認識できるため、サーマルヘッド１２の断線の危険度に応じて、使用者側がサーマルヘッド１２を交換する時期を選択することが可能になるという効果を奏する。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

本発明に係るサーマルプリンタの実施の形態の構成を示す概略側面図である。図１に示すサーマルヘッドに設けられた印字用発熱体およびチェック用発熱体の配置を示す図である。図２に示すチェック用発熱体部分の保護膜を擬似的に摩耗させる摩耗進行手段の構成を示す図である。図３に示す摩耗進行手段の他の実施の形態の構成を示す図である。図１に示す制御部の構成を示すブロック図である。図２に示す印字制御部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１プリンタ
２ラベル
３帯状台紙
４被印字媒体
５インクリボン
６筒状体
１０搬送モータ
１１プラテンローラ
１２サーマルヘッド
１３供給部
１４リボン用紙供給軸
１５リボン巻き取り軸
１６ラベル検出センサ
１７摩耗進行手段
１８外部Ｉ／Ｆ
１９報知部
３０制御部
３１ＲＯＭ
３２ＣＰＵ
３３ＲＡＭ
３４搬送制御部
３５印字制御部
３６ラベル検出部
４０ホストコンピュータ
１２１印字用発熱体
１２２チェック用発熱体
１２３印字制御用トランジスタ
１２４チェック用トランジスタ
３５１通電制御部
３５２スイッチ
３５３モード切換部
３５４断線検出部

Claims

サーマルヘッドとプラテンローラとで被印字媒体を挟持搬送しながら印字を行うサーマルプリンタであって、
前記サーマルヘッドには、前記被印字媒体の搬送経路内に配置され、印字に用いられる印字用発熱体と、前記被印字媒体の搬送経路外に配置され、印字に用いられないチェック用発熱体と、前記印字用発熱体および前記チェック用発熱体を保護する保護膜とが形成されており、
前記被印字媒体の挟持搬送に伴って前記印字用発熱体の前記保護膜の摩耗が進行する速度に対して、略同等もしくは速く前記チェック用発熱体の前記保護膜を摩耗させる摩耗進行手段と、
前記印字用発熱体に対して選択的に通電して印字を行うと共に、前記印字用発熱体の積算通電時間よりも前記チェック用発熱体の積算通電時間が長くなるように、前記チェック用発熱体に通電する印字制御手段と、
前記チェック用発熱体の断線をチェックする断線検出手段と、
該断線検出手段によって前記チェック用発熱体の断線が検出されると、前記印字用発熱体の断線を予知するニア断線通知を報知する報知手段とを具備することを特徴とするサーマルプリンタ。
前記摩耗進行手段は、交換可能であることを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタ。
前記サーマルヘッドには、複数個の前記チェック用発熱体が形成されており、
前記印字制御手段は、少なくとも２段階に前記チェック用発熱体の積算通電時間に差をつけることを特徴とする請求項１又は２記載のサーマルプリンタ。