专利名称：热写式打印机与其色带张力控制方法
技术领域：
本发明涉及一种打印机色带张力控制装置及其色带张力控制方法，且特别涉及一种热写式列印(thermal printing)的色带张力控制装置及其色带张力控制方法。热写式打印机包括热转印式(thermal transfer)打印机和热扩散式(dye diffusion thermal transfer)打印机，而本发明适用于上述两种打印机实施例。
在热写式打印机中，应用色带(ribbon)作为影像定着前的介质，其在列印过程中必须保持色带张力均匀，才能获得较佳的列印品质。如果色带张力太小，则无法带动色带前进，甚至造成色带松驰(slack)现象，可能导致色带与相邻机构纠结而损害色带。而如果色带张力太大，除了浪费扭力外，还会使色带产生皱摺(wrinkle)，使列印品质恶化，甚至扯断色带。
在色带由供给卷轮(supply reel)送至列印区，再带至回收卷轮(take-up reel)的过程中，如在固定扭矩下，色带张力会随着卷轮旋转半径改变而改变，其关系式为色带张力=扭矩/卷轮旋转半径现有热写式打印机的回收卷轮由固定扭矩的步进马达或是直流马达驱动，供给卷轮则无动力源，仅由供给卷轮本身的摩擦力维持色带张力。此外，热写式打印机在列印过程中，为提高打印品质，会对热写头施予一正压力使其直接与色带、纸张接触，从而使色带与热写头及纸张之间摩擦力增加，所以对于回收卷轮与供给卷轮两端的色带张力控制便非常重要。
尤其近来热扩散式打印机列印过程复杂，对于回收卷轮与供给卷轮两端的色带张力以及色带旋转方向，在列印过程中也出现不同功能需求。例如在列印前，色带需以张力导引纸张顺利进入夹持滚轮与压着滚轮。在列印过程中，色带需提供较大张力，使色带本身可以克服热写头及纸张的摩擦力而前进。当某一颜色的色盘(panel)列印完毕，热写头位置提高后，色带又需以适当张力绷紧，并反向旋转以导引纸张后退，进行另一颜色的色盘列印，直到所有颜色的色盘，甚至紫外线护背层列印完毕。
现有技术如美国专利5138335，设计一弹簧压力施予摩擦力直接与回收卷轮、供给卷轮接触，以控制固定张力于色带上。而美国专利5529410则利用马达的驱动脉波宽度(pulse width)控制色带张力，使回收卷轮的色带张力不论在任何的回收卷轮半径时皆保持均一不变。然而，上述两案的结构复杂、控制流程繁琐，且均未考虑到色带导纸、色带逆向旋转等系统需求。
本发明的目的在于提供一种色带张力控制装置，用于热写式打印机，可以在列印过程中维持色带张力一致，以获得较佳的列印品质。
本发明的再一目的在于提供一种热写式打印机，可依列印程序的需求，藉由不同的驱动脉波宽度控制供给卷轮马达输出扭矩及回收卷轮马达输出扭矩，以便在列印过程中，调整色带张力与改变色带运动方向。
本发明的另一目的在于提供一种色带张力控制方法，用于热写式打印机，可以在列印过程中维持色带张力一致，以获得较佳的列印品质。
本发明的又一目的在于提供一种色带张力控制方法，用于热写式打印机，在列印过程中，藉由不同的驱动脉波宽度控制供给卷轮马达输出扭矩及回收卷轮马达输出扭矩，调整色带张力与改变色带运动方向。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种色带张力控制装置，应用于一热写式打印机，它包括一对色带卷轮，即一供给卷轮与一回收卷轮；一对马达，分别与所述一对色带卷轮连结，提供扭矩使一色带从其中任一卷轮卷收到另一卷轮；一检测机构，用以在所述热写式打印机初始化时，检测所述色带及色带卷轮的参数；以及一微处理器控制机构，其储存所述色带张力与所述马达驱动脉波宽度的转换关系，根据所述检测机构得到的参数及所述转换关系，分别以不同的驱动脉波宽度驱动所述马达。
本发明再提供一种热写式打印机，它包括一对色带卷轮，即一供给卷轮与一回收卷轮；一对马达，分别与所述供给卷轮与回收卷轮连结，提供扭矩使一色带从其中任一卷轮卷收到另一卷轮；一夹持机构，可夹持一列印纸张进入或退出一列印区；一检测机构，用以在所述热写式打印机初始化及列印时，检测所述色带及色带卷轮的参数；一存储器，其储存所述色带张力与马达驱动脉波宽度的转换关系；一微处理器控制机构，根据所述检测机构得到的参数及所述转换关系，分别以不同的驱动脉波宽度驱动所述马达；以及一热写头，用以进行一列印程序。
本发明另提供一种色带张力控制方法，应用于一热写式打印机，所述热写式打印机包括一供给卷轮与一回收卷轮，且所述供给卷轮和回收卷轮分别与一马达连接；所述色带张力控制方法的步骤包括建立一关于所述马达驱动脉波宽度、色带张力与所述卷轮旋转半径的转换关系，并将其储存在所述热写式打印机的一存储器中；在所述热写式打印机初始化时，利用一检测机构及一微处理器控制机构，分别求得所述供给卷轮的旋转半径及所述回收卷轮的旋转半径；以及根据所述卷轮的旋转半径及所述转换关系，分别使用不同的驱动脉波宽度驱动所述马达，以控制色带张力。
本发明又提供一种色带张力控制方法，应用于一热写式打印机，所述热写式打印机包括一供给卷轮与一回收卷轮，且所述供给卷轮及回收卷轮分别与一马达连接，以及一储存关于所述马达驱动脉波宽度、色带张力与所述卷轮的旋转半径转换关系的存储器；所述色带张力控制方法的步骤包括进行一初始化步骤，分别求得所述供给卷轮的旋转半径及所述回收卷轮的旋转半径；从所述存储器储存的所述转换关系、供给卷轮的旋转半径与回收卷轮的旋转半径，求得驱动所述马达的驱动脉波宽度；以及进行一列印步骤，列印一种颜色至一列印介质，其中所述马达利用所述驱动脉波宽度驱动。
以下结合附图，描述本发明的实施例，其中
图1为依照本发明较佳实施例的热写式打印机的剖面示意图；图2为依照本发明较佳实施例的热写式打印机的微处理器控制系统的示意图；图3为依照本发明较佳实施例的卷轮马达驱动脉波宽度、色带张力与色带卷轮旋转半径的转换关系图；图4为依照本发明较佳实施例的热写式打印机进行列印时的剖面示意图；图5为依照本发明较佳实施例的热写式打印机进行套印时的剖面示意图；以及图6为依照本发明较佳实施例的热写式打印机的列印流程图。
请参照图1所示，色带32安装于供给卷轮(supply reel)30上，其经热写头41、列印区X、色带检测器(ribbon sensor)71及惰轮(idle roller)33后，卷收至回收卷轮(pick-up roller)31上。色带检测器71用以检测色带32使用量及已使用色盘数目，并可配合色带32上的边缘刻画(indicia)，得知色带32的移动速度。供给卷轮30的轮缘安装有轮幅检测器73，以检测供给卷轮30的角速度，并据此求出供给卷轮30的旋转半径。供给卷轮马达60与回收卷轮马达61分别与供给卷轮30及回收卷轮31连接。
列印滚轮(platen roller)23位于列印区X下方，其承受在列印过程中热写头(thermal print head)41施加在列印纸张26与色带(ribbon)32上的压力。热写头41位于列印滚轮23上方，用以进行列印步骤，其包括加热元件(heatingelement)42。惰轮33提供色带32在列印后，与列印纸张26有一适当剥离角度(peeling angle)，以降低色带32与惰轮33的摩擦力及色带32与热写头41的摩擦力。而热写式打印机的其余构件为现有技术，在此不再赘述。
请参照图2所示，检测器控制器83接收色带检测器71、纸张检测器72及轮幅检测器73测得的资料，然后将资料传送给微处理器80进行处理。微处理器80根据色带检测器71及轮幅检测器73的资料，计算供给卷轮30与回收卷轮31的旋转半径。存储器81储存供给卷轮马达60与回收卷轮马达61的驱动脉波宽度(pulse width)、色带张力与色带卷轮旋转半径之间的转换关系，此转换关系如图3所示，其中该转换关系为事先建立，然后储存在存储器81中。马达控制器84驱动供给卷轮马达60与回收卷轮马达61，且马达控制器84根据列印过程中色带张力的需求，由存储器81储存的转换关系决定驱动供给卷轮马达60与回收卷轮马达61的驱动脉波宽度。热写头控制器82控制热写头41进行列印步骤。
由于色带张力影响整个列印品质，且由关系式色带张力=扭矩/卷轮旋转半径可知色带张力和供给卷轮与回收卷轮的旋转半径相关，因此本发明热写式打印机在刚开关机使用时，会先进行一初始化程序，分别求出供给卷轮与回收卷轮的旋转半径。其方法为由轮幅检测器和色带检测器检测得知供给卷轮旋转半径，然后求出回收卷轮旋转半径。
其方式之一为，假设t表示色带平均厚度，p表示色带上一色盘的单位长度，Ni表示已使用过的色盘数，Rout表示色带卷轮的最大外径，Ro表示色带卷轮的最小内径(假设供给卷轮与回收卷轮相同)，Rsi与Rti则分别代表供给卷轮与回收卷轮的旋转半径，由下列方程式，可分别求出供给卷轮与回收卷轮的旋转半径。
供给卷轮旋转半径
Ni·p·t=π(Rout2-Rsi2)Rsi2=Rout2+Ni(p·t/π)(A)回收卷轮旋转半径π(Rout2-Rsi2)=π(Rti2-Ro2)Rti2=Rout2+Ro2-Rsi2(B)若是打印机关机再开机使用，在进行初始化程序时，则必须先求出供给卷轮的旋转半径Rsi，其方法为逆转色带回供给卷轮，利用轮幅检测器和色带检测器求出供给卷轮的旋转半径Rsi。然后将供给卷轮的旋转半径Rsi代入式(A)，可得到已使用过的色盘数Ni，而代入式(B)，则可得到回收卷轮的旋转半径Rti。
求得供给卷轮旋转半径Rsi与回收卷轮旋转半径Rti后，假设供给卷轮端色带张力和回收卷轮端色带张力分别为Fs和FT，所以由求得的供给卷轮旋转半径Rsi与回收卷轮旋转半径Rti，可以得到供给卷轮端扭矩Torques=Fs×Rsi回收卷轮端扭矩TorqueT=FT×Rti然后从图3所示的转换关系，可以得到微张力Ftiny、小张力Fsmall、中张力Fmiddle及高张力Flarge等色带张力需求，系统再依此决定马达输出扭矩及驱动各卷轮马达的驱动脉波宽度PWMtiny、PWMsmall、PWMmiddle或是PWMlarge，即Torques=PWMsTorqueT=PWMT请同时参照图1、3、4、5所示，当本实施例的热写式打印机开机使用时，热写头41位于热写头位置P0，打印机进行初始化程序。此时，回收卷轮端色带张力FT大于供给卷轮端色带张力Fs，使得色带32向d方向快速移动，可以得到供给卷轮30的旋转半径、回收卷轮31的旋转半径及已使用过的色盘数。
求得供给卷轮30的旋转半径及回收卷轮31的旋转半径后，把热写头41移至热写头位置P1。然后，设定供给卷轮端色带张力Fs与回收卷轮端色带张力FT约略相等，使色带32向b方向缓慢移动，并可导引列印纸张26前进。
当列印纸张26到达夹持滚轮24与压着滚轮25处，降低供给卷轮端张力Fs以拉紧色带32，使色带32向b方向的移动速度变快，并使用色带检测器71寻找正确的色盘位置。当测得正确的颜色色盘位置后，把回收卷轮端色带张力FT调整为与供给卷轮端色带张力Fs约略相等，以便使色带32停止移动。
开始进行列印步骤时，夹持滚轮24顺时针转动，传送列印纸张26前进，并把热写头41下降至热写头位置P2，并施以一正压力使色带32、列印纸张26与列印滚轮23紧密接触。此时，提高回收卷轮端色带张力FT，使色带32能够克服与热写头41及列印纸张26之间的摩擦力，朝b方向缓慢移动，并同时导引列印纸张26向c方向前进。
当一种颜色的色盘列印完毕后，热写头41移至热写头位置P1，夹持滚轮24逆时针转动，同时增加供给卷轮端色带张力Fs及降低回收卷轮端色带张力FT，使两者约略相等，使色带32向d方向移动，同时可以导引列印纸张26向e方向后退，直到纸张检测器72测得列印纸张26已与先前列印的颜色对正(registration)为止。然后重复上述列印步骤进行下一种颜色的色盘列印。
当所有颜色的色盘列印完毕后，将供给卷轮端色带张力Fs及回收卷轮端色带张力FT同时调低，且两者约略相等，以便拉紧色带32。夹持滚轮24顺时针转动传送列印纸张26前进，直至列印纸张26退出。
在上述列印过程中，根据列印、套印及导引列印纸张等列印步骤的需要，分别调整供给卷轮端色带张力及回收卷轮端色带张力的大小。供给卷轮端色带张力及回收卷轮端色带张力的调整是由利用控制供给卷轮马达及回收卷轮马达的输出扭矩达成。而供给卷轮马达及回收卷轮马达的输出扭矩控制则是根据在列印步骤中所需的色带张力，利用初始化程序求得的供给卷轮半径与回收卷轮半径，从图3所示的转换关系中，得到产生列印步骤中所需色带张力的各卷轮马达驱动脉波宽度。藉由在列印过程中使用不同的驱动脉波宽度驱动卷轮马达，调整色带的张力。
请参照图6所示，本发明热写式打印机开机后，先进行初始化步骤90，求出供给卷轮旋转半径与回收卷轮旋转半径。接着，利用预先建立并储存于热写式打印机内的马达驱动脉波宽度、色带张力与色带卷轮旋转半径之间的转换关系，求出供给卷轮马达与回收卷轮马达所需的驱动脉波宽度，即参考对照表步骤92。然后进行列印准备步骤94，将列印纸张送进打印机，且进行色带与列印纸张的对准。接着，进行列印步骤96，将一种颜色印至列印纸张上。之后，若有其他颜色需要列印，则重新对准列印纸张与色带，即再次进行列印准备步骤94，然后进行套印步骤98，以进行另一种颜色的列印。
在上述各步骤中，如列印步骤或是套印步骤的操作时，为因应操作中不同的色带张力需求，皆在操作中参考对照表使用不同的驱动脉波宽度驱动马达，以在列印流程中，改变色带张力及色带进行方向。
在本发明中，列印步骤开始前，会先进行初始化步骤，求得供给卷轮旋转半径与回收卷轮旋转半径。然后依据列印过程中所需不同的色带张力需求，根据储存在打印机中的转换关系，在列印过程中使用不同的驱动脉波宽度，驱动各卷轮马达，以便在列印过程中维持色带张力的一定，同时改变色带的运动方向，以便导引列印纸张的行进。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点。
1．本发明中，供给卷轮与回收卷轮皆连接动力源，因此在列印过程中，可以维持色带张力一致，获得较佳的列印品质。
2．藉由预先建立的转换关系与连接动力源的供给卷轮及回收卷轮，可以在列印过程中，同时控制供给卷轮端色带张力与回收卷轮端色带张力，以维持色带张力一致。
3．本发明中，供给卷轮与回收卷轮皆连接动力源，因此可以使色带双向移动，并提供导引列印纸张的功能。
4．本发明在列印过程中，使用不同的驱动脉波宽度驱动卷轮马达，可在列印过程中维持色带张力一致。
权利要求
1．一种色带张力控制装置，应用于一热写式打印机，其特征在于，它包括一对色带卷轮，即一供给卷轮与一回收卷轮；一对马达，分别与所述一对色带卷轮连结，提供扭矩使一色带从其中任一卷轮卷收到另一卷轮；一检测机构，用以在所述热写式打印机初始化时，检测所述色带及色带卷轮的参数；以及一微处理器控制机构，其储存所述色带张力与所述马达驱动脉波宽度的转换关系，根据所述检测机构得到的参数及所述转换关系，分别以不同的驱动脉波宽度驱动所述马达。
2．如权利要求1所述的色带张力控制装置，其特征在于，所述马达为直流马达。
3．如权利要求1所述的色带张力控制装置，其特征在于，所述检测机构包括一色带检测器，检测所述色带的使用量及色带移动信息；以及一轮幅检测器，检测所述供给卷轮的旋转角速度。
4．如权利要求1所述的色带张力控制装置，其特征在于，所述微处理器控制机构更包括一马达控制器，驱动所述马达。
5．一种热写式打印机，其特征在于，它包括一对色带卷轮，即一供给卷轮与一回收卷轮；一对马达，分别与所述供给卷轮与回收卷轮连结，提供扭矩使一色带从其中任一卷轮卷收到另一卷轮；一夹持机构，可夹持一列印纸张进入或退出一列印区；一检测机构，用以在所述热写式打印机初始化及列印时，检测所述色带及色带卷轮的参数；一存储器，其储存所述色带张力与马达驱动脉波宽度的转换关系；一微处理器控制机构，根据所述检测机构得到的参数及所述转换关系，分别以不同的驱动脉波宽度驱动所述马达；以及一热写头，用以进行一列印程序。
6．如权利要求5所述的热写式打印机，其特征在于，所述马达是直流马达。
7．如权利要求5所述的热写式打印机，其特征在于，所述检测机构包括一色带检测器，检测所述色带的使用量及色带移动信息；以及一轮幅检测器，检测所述供给卷轮的旋转角速度。
8．如权利要求5所述的热写式打印机，其特征在于，所述微处理器控制机构更包括一热写头控制器，驱动所述热写头进行列印程序；以及一马达控制器，驱动所述马达。
9．如权利要求5所述的热写式打印机，其特征在于，所述夹持机构包括一夹持滚轮和一压着滚轮。
10．一种色带张力控制方法，应用于一热写式打印机，其特征在于，所述热写式打印机包括一供给卷轮与一回收卷轮，且所述供给卷轮和回收卷轮分别与一马达连接；所述色带张力控制方法的步骤包括建立一关于所述马达驱动脉波宽度、色带张力与所述卷轮旋转半径的转换关系，并将其储存在所述热写式打印机的一存储器中；在所述热写式打印机初始化时，利用一检测机构及一微处理器控制机构，分别求得所述供给卷轮的旋转半径及所述回收卷轮的旋转半径；根据所述卷轮的旋转半径及所述转换关系，分别使用不同的驱动脉波宽度驱动所述马达，以控制色带张力。
11．如权利要求10所述的色带张力控制方法，其特征在于，所述检测机构包括一色带检测器，用以检测色带使用量及色带移动信息；以及一轮幅检测器，用以检测所述供给卷轮的旋转角速度。
12．如权利要求10所述的色带张力控制方法，其特征在于，所述微处理器控制机构更包括一马达控制器，用以驱动所述马达。
13．一种色带张力控制方法，应用于一热写式打印机，其特征在于，所述热写式打印机包括一供给卷轮与一回收卷轮，且所述供给卷轮及回收卷轮分别与一马达连接，以及一储存关于所述马达驱动脉波宽度、色带张力与所述卷轮的旋转半径转换关系的存储器；所述色带张力控制方法的步骤包括进行一初始化步骤，分别求得所述供给卷轮的旋转半径及所述回收卷轮的旋转半径；从所述存储器储存的所述转换关系、供给卷轮的旋转半径与回收卷轮的旋转半径，求得驱动所述马达的驱动脉波宽度；进行一列印步骤，列印一种颜色至一列印介质，其中所述马达利用所述驱动脉波宽度驱动。
14．如权利要求13所述的色带张力控制方法，其特征在于，在进行所述列印步骤之前，更包括一列印准备步骤，其将所述列印介质送进所述打印机。
15．如权利要求13所述的色带张力控制方法，其特征在于，在所述列印步骤后，更包括一套印步骤，以列印另一种颜色至所述列印介质。
16．如权利要求13所述的色带张力控制方法，其特征在于，所述列印介质为列印纸张。
全文摘要
一种热写式打印机与其色带张力控制方法,打印机包括一供给卷轮、一回收卷轮及一对分别与供给卷轮及回收卷轮连接的马达,使色带可以从任一卷轮卷收至另一卷轮;在打印机初始化时,检测色带参数与供给卷轮旋转角速度的检测机构;储存卷轮旋转半径、色带张力与马达驱动脉波宽度转换关系的存储器;根据检测机构得到的参数及转换关系,分别以不同的驱动脉波宽度驱动马达的微处理器控制机构;依照不同列印步骤的需要,施以色带不同的张力与行进方向进行纸张列印。
文档编号B41J33/00GK1287057SQ99118520
公开日2001年3月14日 申请日期1999年9月6日 优先权日1999年9月6日
发明者谢树峥, 钟俊元 申请人:财团法人工业技术研究院