特開 2022-90312 印刷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022090312

(43)【公開日】2022-06-17

(54)【発明の名称】印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/32 20060101AFI20220610BHJP

   B41J 29/38 20060101ALI20220610BHJP

【ＦＩ】

B41J2/32 Z

B41J29/38 103

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020202639

(22)【出願日】2020-12-07

(71)【出願人】

【識別番号】000104652

【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】村越 利生

【テーマコード（参考）】

2C061

2C065

【Ｆターム（参考）】

2C061AQ04

2C061HJ01

2C061HX10

2C065AA01

2C065AD03

2C065CZ14

(57)【要約】

【課題】印刷終了時に駆動系電源の蓄電部に残留した電荷を確実に放電させる。
【解決手段】ライン状に配列された複数の発熱体２８７と、発熱体２８７を有するサーマルヘッド２０４と、発熱体２８７に通電して発熱させる制御を行う通電制御部２８９と、通電制御部２８９に供給される制御系電源Ｖｇと、発熱体２８７に供給される駆動系電源Ｖｆと、発熱体２８７に接続され、前記駆動系電源によって蓄電される蓄電部と、制御系電源Ｖｇの通電制御部２８９への供給と、駆動系電源Ｖｆの発熱２８７体への供給を制御する制御部２００とを備え、制御部２００は、サーマルヘッド２０４による印刷動作の終了時に、通電制御部２８９に制御系電源２８９を供給した状態で、蓄電部から発熱体２８７に通電し、蓄電部を放電させる放電制御を実行することを特徴とする。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライン状に配列された複数の発熱体と、
前記発熱体を有するサーマルヘッドと、
前記発熱体に通電して発熱させる制御を行う通電制御部と、
前記通電制御部に供給される制御系電源と、
前記発熱体に供給される駆動系電源と、
前記発熱体に接続され、前記駆動系電源の電源によって蓄電される蓄電部と、
前記制御系電源の前記通電制御部への供給と、前記駆動系電源の前記発熱体への供給を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記サーマルヘッドによる印刷動作の終了時に、前記通電制御部に前記制御系電源を供給した状態で、前記蓄電部から前記発熱体に通電し、前記蓄電部を放電させる放電制御を実行することを特徴とする印刷装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記放電制御において、感熱紙が発色しない程度に前記発熱体を発熱させることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。

【請求項3】

前記駆動系電源が前記発熱体に供給されるように切り替える第一切替手段と、
前記制御系電源が前記通電制御部に供給されるように切り替える第二切替手段と
を備え、
前記制御部は、
前記サーマルヘッドによる印刷動作の終了時に、前記第二切替手段を切り替えて前記通電制御部に前記制御系電源を供給した状態で、前記放電制御を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記予め定められた条件を満たすと前記放電制御を終了し、前記通電制御部への前記制御系電源の供給を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の印刷装置。

【請求項5】

同時に発熱させる前記発熱体の個数を設定する発熱体数設定手段を備え、
前記制御部は、前記放電制御において、
前記発熱体数設定手段が設定した個数の分割単位毎に印刷データを分割し、当該分割単位で順次前記発熱体を発熱させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、携帯可能なサーマルヘッドを有する感熱式の印刷装置であるサーマルプリンタに関する。

【背景技術】

【0002】

携帯可能なモバイル式のサーマルプリンタにおいて、サーマルヘッドの発熱体が発熱するためにはモバイル機器としては比較的大きな電力が必要となり、特にＡ４サイズの用紙に対し印刷可能なサーマルヘッドとなると、より大きな電力が必要となる。

【0003】

大電力を実現するため、発熱体に電力を供給する駆動系電源は、発熱体のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御系電源よりも電圧値が高く、電流値も大きい。

【0004】

更に、発熱体に供給する駆動系電源は、頻繁にＯＮ／ＯＦＦするため、電流が変動しやすい。そのため、駆動系電源には大容量のコンデンサを接続し、変動を抑制している。そのため、印刷後などの駆動系電源オフ後に、コンデンサ等に蓄積された電荷が長時間残留してしまう。

【0005】

電荷が残留した状態で発熱体が通電され続けると故障の要因になったりするため、残留した電荷を速やかに放電することが望まれている。

【0006】

この課題を解決するため、例えば、特許文献１では、電源オフを検知してからサーマルヘッドの発熱体に通電させて、残留する電荷を放電させる技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開2019-034430号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、電源オフ後には、サーマルヘッドの発熱体への通電を制御する制御部の入力電源電圧も低下するため、制御部が制御可能な電圧までしか発熱体への通電を制御できず、コンデンサに残留する電荷を放電し切れない可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題を鑑み、本発明の印刷装置は
ライン状に配列された複数の発熱体と、
前記発熱体を有するサーマルヘッドと、
前記発熱体に通電して発熱させる制御を行う通電制御部と、
前記通電制御部に供給される第一の電源と、
前記発熱体に供給される第二の電源と、
前記発熱体に接続され、前記第二の電源によって蓄電される蓄電部と、
前記第一の電源の前記通電制御部への供給と、前記第二の電源の前記発熱体への供給を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記サーマルヘッドによる印刷動作の終了時に、前記通電制御部に前記第一の電源を供給した状態で、前記蓄電部から前記発熱体に通電し、前記蓄電部を放電させる放電制御を実行することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

駆動系電源と制御系電源を別にすることにより、印刷終了時に駆動系電源の蓄電部に残留した電荷を確実に放電しきることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る印刷装置の構成を正面側から見た斜視図。

【図2】本発明の一実施形態に係る印刷装置の構成を背面側から概略的に示す斜視図。

【図3】本発明の一実施形態に係る印刷装置の電気的接続を示すブロック図。

【図4】本発明の一実施形態に係る印刷装置の内部構成を側面から見た断面図。

【図5】本発明の一実施形態に係る印刷装置の内部構成を上面から見た断面図。

【図6】本発明の一実施形態に係る印刷装置の印刷制御の処理手順を示すフローチャート。

【図7】本発明の一実施形態に係る放電波形を示すタイミングチャート。

【図8】本発明の一実施形態に係る印字濃度とエネルギーの関係を示すグラフ。

【図9】本発明の一実施形態に係るグレースケールチャート。

【図10】本発明の一実施形態に係る印刷時と放電時のストローブ信号の期間を示すグラフ。

【図11】本発明の一実施形態に係るサーマルヘッドの構成図。

【図12】本発明の一実施形態に係る印刷データを分割印刷する手順を説明する模式図。

【図13】本発明の一実施形態に係る印刷装置の印刷部の電源ブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下の実施形態に記載されている構成はあくまで例に過ぎず、本発明の範囲は実施形態に記載されている構成によって限定されることはない。

【0013】

（第１の実施形態）
＜印刷装置の構成説明＞
図１は、本発明の一実施形態に係る印刷装置１００の構成を正面側から見た斜視図である。

【0014】

印刷装置１００は、略直方体の筐体からなる本体１０１を備え、本体１０１は金属、例えば、アルミニウムや合成樹脂によって形成される。本体１０１には、図中矢印Ａ方向から眺めたときの正面に、印刷用紙の排出口（以下、「プリンタ出口」という。）１０３が設けられる。

【0015】

更に、本体１０１には、図中矢印Ａ方向から眺めたときの上面に、窪み部１０４が形成される。

【0016】

窪み部１０４には、図４に示すように印刷用紙の挿入口（以下、「プリンタ入口」という。）１０６が設けられる。

【0017】

プリンタ出口１０３、プリンタ入口１０６は、本体１０１の長手方向に沿って開口する。なお、プリンタ入口１０６の開口位置は、後述の図４において詳細に示す。

【0018】

本体１０１には、図中矢印Ａ方向から眺めたときの上面左側に操作表示部２２１が設けられる。操作表示部２２１は、スイッチやタッチパネル等で構成され、ユーザーがプリンタの操作を行うことができる。また、ＬＥＤや液晶パネルなどでユーザーに対して情報を表示するようになっている。

【0019】

図２は、本発明の一実施形態に係る印刷装置１００の構成を背面側から概略的に示す斜視図である。

【0020】

本体１０１は、印刷動作を行うためのプリンタユニット１０１ａとプリンタユニットへの電源を供給するための電池ユニット１０１ｂからなり、電池ユニット１０１ｂが取り外し可能な構成となっている。

【0021】

本体１０１には、図中矢印Ａ方向から眺めたときの背面右側にＵＳＢ端子１０８、ＤＣ電源端子１０９が設けられる。ＵＳＢ端子１０８は印刷データを印刷装置１００に送信する外部機器などとＵＳＢケーブルを介して接続する際に用いられる接続端子である。

【0022】

ＤＣ電源端子１０９は、プリンタユニット１０１ａや電池ユニット１０１ｂに内蔵されたバッテリー２１０（図４参照）へ図３に示す外部のＤＣ電源機器２８３から電力を供給するための電源線が接続される接続端子である。

【0023】

＜印刷装置の内部構成説明＞
図４及び図５は、本実施形態に係る印刷装置の内部構成を概略的に示す断面図である。図４は側面側から見た断面図（図１におけるＢ－Ｂ断面）であり、図５は上面側から見た断面図（図１におけるＣ－Ｃ断面）である。

【0024】

印刷装置１００は、バッテリー２１０及びプリンタ制御基板２０３を有する。バッテリー２１０は、プリンタユニット１０１ａに電池ユニット１０１ｂが取り付けられる際に、プリンタ制御基板２０３に接続されて印刷装置１００の各構成要素へ電力を供給する。また、図３に示すように、ＤＣ電源端子１０９を介して供給される電力Ｖｃ’によって充電制御部２５１の制御の元でバッテリー２１０が充電される。

【0025】

また、電池サーミスタ２１０ｔが電池ユニット１０１ｂ内の印刷装置１００の長手方向における中央部付近に配置されており、筐体の下部でプリンタユニット１０１ａと電池ユニット１０１ｂが接触している部分に沿って配置されている。なお、電池サーミスタ２１０ｔは電池ユニット１０１ｂ内のバッテリー２１０の上方で、プリンタユニット１０１ａと電池ユニット１０１ｂとが接触している部分に沿って配置しても良い。また、電池ユニット１０１ｂ内のバッテリー２１０の下方で筐体の外壁側に配置しても良い。

【0026】

プリンタ制御基板２０３は、図５に示すように、サーマルヘッド２０４の下方で、印刷装置１００の長手方向の端部に第１電圧変換回路２８１が搭載されており、その近傍に回路サーミスタ２８１ｔが配置されている。

【0027】

さらに、印刷装置１００は、プラテンローラ３００（搬送用ローラ）及びサーマルヘッド２０４を有する。サーマルヘッド２０４はプラテンローラ３００の下方に配置され、サーマルヘッド２０４がプラテンローラ３００との間に印刷用紙を挟んだ状態で加熱することにより印刷が行われる。

【0028】

サーマルヘッド２０４は印刷装置１００の長手方向に沿うように配置された平板状を呈し、サーマルヘッド２０４の搬送方向上流側（印刷装置１００の中央側）の端部には、長手方向に沿うように配置された丸棒状の支持部３０４が設けられ、印刷装置１００の側板と係合する。これにより、サーマルヘッド２０４は支持部３０４を中心として回転軸周りに回動可能となる。加えて、ヘッドサーミスタ２０４ｔが長手方向の中央部付近に配置されている。

【0029】

また、サーマルヘッド２０４の下方には弾性部材、例えば、コイルスプリング３０５が配置され、コイルスプリング３０５はサーマルヘッド２０４をプラテンローラ３００へ向けて付勢する。

【0030】

プラテンローラ３００は、その回転軸が印刷装置１００の長手方向に沿うように配置され、モータ２０５は印刷装置１００の長手方向の端部、かつ第１電圧変換回路２８１の反対側に配置される。プラテンローラ３００はギア列によってモータ２０５から伝達された駆動力により、回転軸周りに回転する。

【0031】

窪み部１０４は、サーマルヘッド２０４へ向けて傾斜する斜面１０４ａを有する。斜面１０４ａと、サーマルヘッド２０４及びプラテンローラ３００の間で搬送経路１１１を構成する（図４中破線矢印参照）。

【0032】

印刷装置１００では、印刷用紙が搬送経路１１１に沿って搬送される。具体的には、印刷用紙は、窪み部１０４の斜面１０４ａへ向けて投入されると、プリンタ入口１０６を経て、サーマルヘッド２０４及びプラテンローラ３００の間を通過し、プリンタ出口１０３から排出される。

【0033】

＜印刷装置のブロック図＞
図３は、本実施形態に係る印刷装置１００の電気的接続を示すブロック図である。印刷装置１００は、プリンタユニット１０１ａ内に、プリンタ制御基板２０３、サーマルヘッド２０４、モータ２０５、無線モジュール２０６、操作表示部２２１を備える。

【0034】

また、プリンタ制御基板２０３には、ＵＳＢ端子１０８、ＤＣ電源端子１０９、制御部２００、充電制御部２５１、第１電圧変換回路２８１、第１ＳＷ２８２（第一切替手段）、第２電圧変換回路２８４、第２ＳＷ２８８（第二切替手段）が搭載されている。

【0035】

一方、電池ユニット１０１ｂ内は、バッテリー２１０、バッテリー２１０の温度を検出するための電池サーミスタ２１０ｔを備えている。

【0036】

バッテリー２１０は充電を行うことにより繰り返し使用することのできる二次電池である。また、バッテリー２１０の電圧は、制御部２００及び充電制御部２５１に入力され、制御部２００による電池接続検知や、充電制御部２５１による充電電圧の制御や過電圧の検知などに使用される。

【0037】

電池サーミスタ２１０ｔの検出値（検出電圧）は、制御部２００及び充電制御部２５１に入力され、充電時の外部短絡や、過充電によるリチウムイオン電池の熱暴走を検出するために使用される。また、バッテリー２１０を使用した印刷時には、筐体内の環境温度を検出するためにも使用される。

【0038】

制御部２００は、ＣＰＵ、マイコン等で構成され、装置全体の制御、演算、情報転送を司る。制御部２００内には通信部２０２とＩＯ部２０７を備えている。

【0039】

通信部２０２は、外部機器と有線接続して情報通信を行う。通信規格としてはＵＳＢやＬＡＮ、ＳＣＳＩなどを挙げることができる。

【0040】

また、装置内にある無線モジュール２０６を介すことで、外部機器と無線での通信を行うこともできる。無線通信の規格としては、無線ＬＡＮ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）などを挙げることができる。

【0041】

ＩＯ部２０７は、信号の入力検知と出力制御を行う。入力検知されるものは、操作表示部２２１のボタンの入力、バッテリー２１０の電池電圧、ヘッドサーミスタ２０４ｔ、電池サーミスタ２１０ｔ、回路サーミスタ２８１ｔで検知した温度を変換した検出電圧などがある。また、出力制御するものは、サーマルヘッド２０４(加熱量制御)、モータ２０５(駆動制御)、充電制御部２５１(充電許可制御)、第１ＳＷ２８２(ＯＮ／ＯＦＦ制御)、第２ＳＷ２８８(ＯＮ／ＯＦＦ制御)、操作表示部２２１の表示用ＬＥＤの制御などがある。

【0042】

サーマルヘッド２０４は、複数の微小な発熱体２８７を１ライン状に整列配置したものである。また、サーマルヘッド２０４は発熱体２８７への通電時間を制御する通電制御部を備えている。制御部２００が印刷データに対応した通電時間を通電制御部に通知することで、サーマルヘッド２０４では選択的に発熱体が加熱され、所望する画像（印刷データ）を印刷することができる。また、サーマルヘッド２０４には温度を検出するためのヘッドサーミスタ２０４ｔが内蔵されている。

【0043】

ヘッドサーミスタ２０４ｔの検出電圧は、制御部２００がサーマルヘッドの通電時間を調整するために使用される。

【0044】

モータ２０５は、後述の搬送用ローラ（搬送部）であるプラテンローラ３００を回転させ、印刷用紙を搬送するための駆動源である。

【0045】

無線モジュール２０６は、無線通信を行うために無線チップと無線(アンテナ)回路が小型基板に実装されたものである。

【0046】

充電制御部２５１は、バッテリー２１０の充電に必要な電圧、電流の制御を行う。また、バッテリー２１０の電圧、電池サーミスタ２１０ｔの検出電圧を入力することにより、バッテリー２１０の過電圧、過放電、電池温度超過や充電時間超過などを検出し、バッテリー２１０への通電を遮断する安全機能も備えている。さらに、制御部２００の指示により充電のオン／オフを行う。

【0047】

第１電圧変換回路２８１は、バッテリー２１０より供給された電圧をサーマルヘッド２０４、モータ２０５を駆動するために必要な電池変換電圧Ｖｂに変換するものである。変換にはＤＣ／ＤＣコンバータなどが用いられる。また、第１電圧変換回路２８１には温度を検出するための回路サーミスタ２８１ｔが配置されている。

【0048】

回路サーミスタ２８１ｔは、印刷時に、連続印刷などの高負荷により、第１電圧変換回路２８１が過熱しているのを検出するために使用される。また、ＤＣ電源機器２８３を使用した印刷時には筐体内の温度を検出するために使用される。

【0049】

第１ＳＷ２８２は、サーマルヘッド２０４、モータ２０５への電力（駆動系電源電圧Ｖｆ）の供給の切り替えを行うものである。第１ＳＷ２８２では、バッテリー２１０から第１電圧変換回路２８１を介して供給された電力（電池変換電圧Ｖｂ）または、ＤＣ電源機器２８３から供給された電力(ＤＣ電源電圧Ｖｃ)のどちらかを選択できる構成となっている。

【0050】

駆動系電源電圧Ｖｆには蓄電部としてのコンデンサ２９０が接続され、駆動系電源電圧Ｖｆが供給されている間に電荷が蓄えられる。印刷に必要な電力が不足する状況においては、このコンデンサ２９０からサーマルヘッド２０４等への電力供給によって印刷を行うことができる。なお、コンデンサ２９０としては、アルミ電解コンデンサ、セラミックコンデンサ以外にも、電気二重層キャパシタなどのコンデンサを用いることが可能であり、また、これらを複数用いて構成することも可能である。

【0051】

また、図３のブロック図は、図１３でその他の実施形態として示すブロック図と同等のものであるが、説明の都合上その一部の構成を省略している（すなわち、図１３を用いて他の実施形態として説明しているが、本実施形態は図１３のブロック図を含むものである）。図１３においては示しているが、蓄電部としてのコンデンサ２９０は、電源側から見て、サーマルヘッド２０４やモータ２０５の入力側に接続される位置に設けられることで、これらへの入力電圧の安定化を図っている。一方で、第１電圧変換回路２８１の出力側にも設けられており、これによって、第１電圧変換回路２８１の出力の安定化を図っている。後述する放電制御は、これらすべてのコンデンサ２９０に対する放電を可能とするものである。

【0052】

また、制御部２００を駆動するための電源として、バッテリー２１０から供給された電力（バッテリー電圧Ｖｄ）、またはＤＣ電源機器２８３から供給された電力(ＤＣ電源電圧Ｖｃ)のどちらかの電力から第２電圧変換回路２８４を介して供給された電力（変換電圧Ｖe）を供給する。

【0053】

第２ＳＷ２８８は、サーマルヘッドの通電制御部２８９への電力（制御系電源電圧Ｖｇ）の供給をＯＮ／ＯＦＦするものである。第２ＳＷ２８８では、バッテリー２１０からの電力（バッテリー電圧Ｖｄ）または、ＤＣ電源機器２８３から供給された電力(ＤＣ電源電圧Ｖｃ)のどちらかから第２電圧変換回路２８４を介して供給された電力（変換電圧Ｖe）をＯＮ／ＯＦＦできる構成になっている。

【0054】

ＤＣ電源機器２８３は、プリンタユニットを駆動するために必要な直流電圧(ＤＣ電源電圧Ｖｃ)を機器に供給する。ＤＣ電源機器２８３には、商用電源から直流電圧を供給するＡＣアダプタや外部電池、モバイルバッテリーなどがある。

【0055】

＜印刷制御の処理手順＞
図６は本発明の一実施形態に係る印刷装置１００の電源制御の処理手順を示すフローチャートである。

【0056】

ステップＳ５０１において外部機器、または、操作表示部２２１へのユーザー操作による画像の印刷指示を待つ。

【0057】

ステップＳ５０１において、印刷指示があると、次のステップＳ５５１において、制御部２００は第２ＳＷ２８８をオンさせる。これにより、サーマルヘッド２０４の通電制御部２８９へ変換電圧Ｖeからの電源である制御系電源電圧Ｖｇの供給が開始される。

【0058】

ステップＳ５５１において、制御部２００はサーマルヘッド２０４の通電制御部２８９へ変換電圧Ｖeからの電源（制御系電源電圧Ｖｇ）が供給させると、ステップＳ５５６において、制御部２００は第１ＳＷ２８２をオンさせる。これにより、サーマルヘッド２０４の発熱体２８７、モータ２０５へバッテリー２１０から電圧変換回路２８１を介して供給された電源（電池変換電圧Ｖｂ）、または、ＤＣ電源機器２８３から供給された電源(ＤＣ電源電圧Ｖｃ)のどちらか電源として用いられている方からの電源（駆動系電源電圧Ｖｆ）の供給が開始される。

【0059】

ステップＳ５５６において、制御部２００は発熱体２８７、モータ２０５へバッテリー２１０からの電源（電池変換電圧Ｖｂ）、または、ＤＣ電源機器２８３から供給された電源(ＤＣ電源電圧Ｖｃ)のどちらか電源として用いられている方の電源を供給させると、ステップＳ５０５において、制御部２００はモータ２０５に通電させることでプラテンローラ３００を回転させて印刷用紙の搬送を開始させ、サーマルヘッド２０４で加熱処理を行う印刷処理を実行する。

【0060】

ステップＳ５０５にて印刷処理が完了すると、ステップＳ５０６において制御部２００は第１ＳＷ２８２をオフさせる制御により、サーマルヘッド２０４の発熱体２８７、モータ２０５へバッテリー２１０から電圧変換回路２８１を介して供給された電源（電池変換電圧Ｖｂ）、または、ＤＣ電源機器から供給された電源(ＤＣ電源電圧Ｖｃ)のどちらか電源として用いられている方の電源（駆動系電源電圧Ｖｆ）の供給を停止させる。

【0061】

ステップＳ５０６において、制御部２００は第１ＳＷ２８２をオフする制御により、サーマルヘッド２０４の発熱体２８７、モータ２０５への電源（駆動系電源電圧Ｖｆ）の供給を停止させると、ステップＳ５５２において、制御部２００は通電制御部２８９へ発熱体２８７を通電させてコンデンサ２９０にチャージされている電荷の放電を行う放電制御を行う。

【0062】

ステップＳ５５２において、制御部２００は通電制御部２８９へ発熱体２８７を通電させる制御を行い、予め定められた放電終了条件を満たすと、ステップＳ５５５において制御部２００は第２ＳＷ２８８をオフさせる制御により、サーマルヘッド２０４の通電制御部２８９へ変換電圧Ｖeからの電源（制御系電源電圧Ｖｇ）の供給を停止させる。本実施形態においては、予め定められた放電終了条件として、所定時間の経過が用いられており、詳しくは後述する。

【0063】

ステップＳ５５５において、制御部２００は第２ＳＷ２８８をオフさせ、電源（制御系電源電圧Ｖｇ）の供給を停止させると、ステップＳ５０１に戻り、印刷指示が行われたかを判定する。

【0064】

＜印刷装置の電源制御手順＞
次に、本発明の一実施形態に係る印刷装置１００の電源制御、印刷終了時の放電制御において、電源投入と切断タイミングについて図７を参照しつつ説明する。

【0065】

なお、図７は、印刷装置１００の電源制御を説明するためのタイミングチャートである。最初に、電源投入処理について説明する。

【0066】

ステップＳ５５１において、制御部２００は第２ＳＷ２８８をオンさせる制御により、サーマルヘッド２０４の通電制御部２８９へ変換電圧Ｖeからの電源（制御系電源電圧Ｖｇ）の供給が開始される。

【0067】

次に、制御系電源電圧Ｖｇを供給開始後、時間Ｔｓ時間経過後にステップＳ５５６において、制御部２００は第１ＳＷ２８２をオンする制御により、サーマルヘッド２０４の発熱体２８７、モータ２０５へバッテリー２１０から電圧変換回路２８１を介して供給された電源（電池変換電圧Ｖｂ）、または、ＤＣ電源機器２８３から供給された電源(ＤＣ電源電圧Ｖｃ)のどちらか電源として用いられている方からの電源（駆動系電源電圧Ｖｆ）の供給が開始される。

【0068】

時間Ｔｒは制御系電源電圧Ｖｇの立ち上がりに必要な時間であり、Ｔｓは制御部２００がステップＳ５５１において第２ＳＷ２８８をオンさせてからステップＳ５５６において第１ＳＷ２８２をオンさせるまでの時間である。したがって、ＴｓはＴｒ以上に設定されている。

【0069】

次に、電源遮断処理について説明する。ステップＳ５０６において、制御部２００は第１ＳＷ２８２をオフする制御により、サーマルヘッド２０４の発熱体２８７、モータ２０５への電源（駆動系電源電圧Ｖｆ）の供給を停止させる。ステップＳ５５２において、制御部２００は通電制御部２８９へ発熱体２８７を通電させる放電制御を行う。

【0070】

ステップＳ５５２において、制御部２００は通電制御部２８９へ発熱体２８７を通電させる放電制御を行いコンデンサ２９０の放電を開始し、予め定められた放電終了条件を満たすと、ステップＳ５５５において制御部２００は第２ＳＷ２８８をオフする制御により、サーマルヘッド２０４の通電制御部２８９への変換電圧Ｖeからの電源（制御系電源電圧Ｖｇ）の供給を停止させる。

【0071】

時間Ｔｆは、制御系電源電圧Ｖｆの立ち下がりに必要な時間であり、Ｔｅは制御部２００がステップＳ５０６においてＳＷ２８２をオフさせてからステップＳ５５５においてＳＷ２８８をオフさせるまでの時間である。したがって、ＴｅはＴｆ以上に設定される。

【0072】

＜サーマルヘッドの通電時間の補正制御＞
制御部２００は、印刷用紙への印刷濃度を所定の濃度とするために必要なサーマルヘッド２０４の各発熱体への通電時間を、基準温度での通電時間に対し、サーマルヘッド２０４の温度や環境温度に基づいて選択された補正係数を乗算して得られる時間に補正する補正処理を行っている。

【0073】

はじめに、印刷時の通電時間の算出式の一例を示す。通電時間 Pt、基準温度での通電時間Ps、サーマルヘッドの温度による補正係数Ct1、環境温度による補正係数Ct2、とすると、算出式は以下の式１となる。

【0074】

Pt＝Ps×Ct1×Ct2 ・・・（式１）

【0075】

一例として、基準温度が２５℃であり、ヘッドサーミスタ２０４ｔの温度が３０℃であり、電池変換電圧Ｖｂで印刷を行っている際の電池サーミスタ２１０ｔの温度が２８℃である場合、３０℃に対応するサーマルヘッド２０４の温度による補正係数Ct1が－１．５％、２８℃に対応する環境温度による補正係数Ct2が－０．５％だったとする。

【0076】

この場合、通電時間は次の式２で算出され、制御部２００は通電時間を短くすることになる。

【0077】

Pt＝Ps×0.985×0.995 ・・・（式２）

【0078】

なお、上記実施形態では補正係数Ct2を環境温度そのもので補正しているが、サーマルヘッド２０４の温度に対する相対的な温度（サーマルヘッド温度－環境温度）で補正係数を算出しても良い。

【0079】

つぎに、印刷処理完了後における、サーマルヘッド２０４の発熱体２８７への通電時間の算出式の一例を示す。

【0080】

本実施形態における印刷装置が動作する環境温度において、印刷用紙を発色させないための補正係数Ct3とすると、算出式は次の式３となる。

【0081】

Pt＝Ps×Ct1×Ct2×Ct3 ・・・（式３）

【0082】

ここで、図８は印刷用紙の動的発色特性であり、サーマルヘッド２０４の発熱体２８７が発するエネルギーに対する印字濃度を表している。例えば、0.3mJ/dotのエネルギーを与えると、印刷用紙の印字濃度は約0.9となる。

【0083】

また、図９は白黒の濃淡を薄いほうから順に印字濃度０．１から２．０までの２０段階で表すグレースケールチャートである。印字濃度０．１以下では、目視では発色していることが分からない。

【0084】

サーマルヘッド２０４の発熱体２８７の発熱量は、制御部２００が制御するストローブ信号（ＳＴＢ）の期間により決まる。図１０は印刷時と放電時のストローブ信号（ＳＴＢ）の期間の違いである。印字濃度が０．１以下になるように補正係数Ct3を減らすことで調整する。

【0085】

一例として、基準温度が２５℃であり、ヘッドサーミスタ２０４ｔの温度が３０℃であり、電池変換電圧Ｖｂで印刷を行っている際の電池サーミスタ２１０ｔの温度が２８℃である場合、３０℃に対応するサーマルヘッドの温度による補正係数Ct1が－１．５％、２８℃に対応する環境温度による補正係数Ct2が－０．５％、印刷用紙を発色させないための補正係数が－９０％とする。

【0086】

この場合、通電時間は次の式４で算出され、制御部２００は通電時間を短くすることになる。

【0087】

Pt＝Ps×0.985×0.995×0.10 ・・・（式４）

【0088】

なお、上記実施形態では補正係数Ct2を環境温度そのもので補正しているが、サーマルヘッド２０４の温度に対する相対的な温度（サーマルヘッド温度－環境温度）で補正係数を算出しても良い。

【0089】

以上のように、感熱紙を発色させることなく、制御系電源電圧Ｖｇを駆動系電源電圧Ｖｆが低下するまで保持しておくことができ、サーマルヘッド２０４の発熱体２８７が通電し続けることによる破壊などの故障を防ぐことができる。

【0090】

更に、駆動系電源電圧Ｖｆが低下するまでの時間を短縮することができるため、印刷装置１００の電源をオフする時間も短縮することができる。また、放電用の抵抗を設ける必要もなく、放電用の抵抗を設けることで印刷中に放電用の抵抗によるロスの影響もないため、モバイル式のサーマルプリンタにおいて特に効果的である。

【0091】

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る印刷装置は、発熱体への通電時間の設定を可変にしたものである。本実施形態における印刷装置の構成、電気的接続のブロック図、およびフローチャートは、第１の実施形態と同様である。

【0092】

以下、第１の実施形態と異なる印刷制御の処理手順について異なる部分についてのみ説明する。

【0093】

ステップＳ５０１からＳ５５５までは、第１の実施形態と同じため図示及び説明を省略する。

【0094】

第１と実施形態とはサーマルヘッド２０４の発熱体の通電制御において分割制御する点で異なる。

【0095】

＜サーマルヘッドの発熱体の分割制御＞
図１１は、本発明の一実施形態に係るサーマルヘッド２０４の外観を示した図である。

【0096】

サーマルヘッド２０４には、発熱体２８７が直線上に等間隔で配列されている。発熱体２８７の必要個数と間隔は印刷に必要な幅と解像度により決まる。

【0097】

例えば、必要な幅がＡ４サイズ（２１０ｍｍ）で、印字解像度が３００ｄｐｉの場合、発熱体２８７の配列幅は紙セットのずれを想定して２１９．５［ｍｍ］、配列ピッチは０．０８４７［ｍｍ］であり、２５９２ドット分の（即ち２５９２個の）発熱体２８７が配置されている。

【0098】

図１２は、本発明の一実施形態に係る印刷データを分割印刷する手順を説明するための模式図である。

【0099】

ここでは、説明を容易にするため不図示の外部装置から制御部２００に４ドット設定の指定を含む制御指示が送信されたものとする。これは、４ドットずつの通電を繰り返す設定である。

【0100】

制御部２００は、不図示の外部装置から送信されてくる放電制御データによって、サーマルヘッドの一端側から、発熱させる発熱体２８７を４個毎に同時に発熱させる。

【0101】

制御部２００は、この動作をサーマルヘッド２０４の他端側まで繰り返し、他端側に４ドット未満の端数があった場合はこれを最後に同時に発熱させて１行分の印刷を完了する。

【0102】

図１２の模式図では、第１回目にサーマルヘッド２０４の端部から４個分の発熱体２８７を発熱させ、第２回目に隣接する４個の発熱体２８７を発熱させ、同様に最終回目まで、発熱体２８７を４個ずつ、サーマルヘッド２０４の他端側にかけて発熱させていく様子を示している。

【0103】

なお、発熱させる発熱体２８７の総個数が４で割り切れない場合、制御部２００は、端数分の発熱体２８７を最終回に発熱させる。

【0104】

通常の印刷においては、制御部２００は、このようにしてＮループ目の印刷を終えると、Ｎ＋１ループ目に対して、同様に４個ずつの発熱体２８７を順次発熱させていく。

【0105】

このように、制御部２００は、指定されたドット設定がＭドットの場合（Ｍは自然数）、サーマルヘッド２０４の一端側から他端側にかけて、発熱させる発熱体２８７の個数をＭ個毎に発熱させるように制御する。このとき制御部２００は、発熱体数設定手段として機能している。

【0106】

すなわち、本実施形態においては、Ｍドットで物理ブロックをまとめることで、物理ブロックごとに分割通電する。

【0107】

本実施形態においては、ステップＳ５５２の放電制御においても同様に分割制御する。すなわち、ステップＳ５５２が開始すると、制御部２００は、サーマルヘッド２０４の一端側から他端側にかけて、発熱体２８７をＭ個ずつ他端側に向けて切り替えながら通電させていく。この時、同時に通電させる発熱体２８７の個数によって通電電流が変更されるため、通電時間 Ptもそれに応じて変更することができる。

【0108】

また、発熱体２８７をＭ個ごとに分割したサーマルヘッド２０４の物理ブロックに対し、一端側から他端側にかけて発熱体２８７をＭ個ずつ通電しなくてもよく、飛び飛びの物理ブロックごとに通電したり、一端側から他端側に向けて行ったり来たりするように物理ブロックを切り替えながら通電するなど、種々の変更が可能である。いずれの場合においても、通電する物理ブロックに対する図９で説明した印字濃度が、印字濃度０．１程度となる発熱量であれば良い。

【0109】

いずれの場合であっても、放電制御において通電する発熱体２８７をＭ個ごとの分割単位に分割して順次発熱させることによって、サーマルヘッド２０４の長手方向において局所的に発熱することなく、好ましくは均一に発熱させることができ、サーマルヘッド２０４の過熱をより確実に防ぐことができる。

【0110】

以上のように、本実施形態では、サーマルヘッド２０４の発熱体に通電させることにより、印刷終了後に駆動系電源に残留する電荷を放電することができる。

【0111】

また、システムの電源オフ時に限らず、駆動系電源オフ時にも有効であり、待機時に駆動系電源をオフできるため電力を削減でき、モバイル機器の動作時間を延長することができる。

【0112】

（その他の実施形態）
＜印刷部の昇圧回路＞
以下、その他の実施形態に係る印刷装置１００の印刷部における昇圧回路について説明する。なお、印刷部とは、サーマルヘッド２０４およびモータ２０５を含む構成を意味する。以下に説明する内容は第１の実施形態および第２の実施形態のいずれにも適用可能である。

【0113】

図１３には、本実施形態に係る印刷装置１００の印刷部の電源ブロック図を示している。これは、図３のブロック図の抜粋である。なお、第１ＳＷ２８２については、図３においては１つのスイッチとして説明したが、実際には複数のスイッチで構成しても良く、図１３においては、２つの第１ＳＷ２８２がそれぞれＤＣ電源端子１０９とバッテリー２１０とに接続されるものとして記載している。

【0114】

本実施形態においては、印刷部の駆動電圧Ｖｆを、ＤＣ電源機器２８３の出力電圧Ｖｃとほぼ同等に設定している。一方、電池ユニット１０１ｂの出力電圧ＶｄはＤＣ電源機器２８３の出力電圧Ｖｃに比べて小さく設定されているため、電池ユニット１０１ｂを駆動電源として用いて印刷を行う場合には、出力電圧ＶｄをＤＣ電源機器２８３の出力電圧Ｖｃ（＝Ｖｆ）と同等まで第１電圧変換回路２８１で昇圧させてから印刷部に供給している。

【0115】

なお、第１の実施形態で説明したように、蓄電部としてのコンデンサ２９０を第１電圧変換回路２８１の出力側に設けている。これによって、第１電圧変換回路（具体的には昇圧回路）の出力電圧を安定化させることができる。

【0116】

この構成によれば、ＤＣ電源機器の出力電圧Ｖｃを例えば２４Ｖ程に設定し、印刷部の駆動電圧Ｖｆも同等の２４Ｖ前後に設定することで、印刷開始時の印刷部の温度上昇を早めることができ、印刷が開始されるまでの時間を短くすることができる。それに対し、電池ユニット１０１ｂを用いて印刷可能にするために、電池ユニット１０１ｂの出力電圧Ｖｄを第１電圧変換回路２８１で昇圧して駆動電圧Ｖｆと同等にしている。電池ユニット１０１ｂからの出力電圧を昇圧する構成にすることで、本来であれば駆動部の駆動電圧を確保するために電池ユニット１０１ｂのバッテリー２１０を例えば３セルの二次電池とする必要があるところを、２セルの二次電池を用いることができ、モバイル式のサーマルプリンタである印刷装置１００を小型化することができる。

【符号の説明】

【0117】

１００ 印刷装置
１０１ 本体
１０１ａ プリンタユニット
１０１ｂ 電池ユニット
１０９ ＤＣ電源端子
２００ 制御部
２０３ プリンタ制御基板
２０４ サーマルヘッド
２０４ｔ ヘッドサーミスタ
２１０ バッテリー
２８２ 第１ＳＷ
２８３ ＤＣ電源機器
２８８ 第２ＳＷ
２８７ 発熱体
２８９ 通電制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】