JP2002211022A - 孔版印刷装置のサーマルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱板が大型化、重量化になるのを極力防止
し、且つ、有効な放熱特性が得られ、その結果、製版速
度の高速化に対応できる孔版印刷装置のサーマルヘッド
を促進できる。 【解決手段】 発熱体２を主走査方向に有する発熱ブロ
ック体３と、この発熱ブロック体３に密着された放熱板
４とを備え、発熱ブロック体３に圧接されつつ副走査方
向に搬送される孔版原紙に発熱により熱を作用させて孔
版原紙に感熱穿孔を施す孔版印刷装置のサーマルヘッド
１において、放熱板４は発熱体２の直下方向の高さが１
０ｍｍ以上に設けられた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、孔版原紙に熱を加
えて穿孔画像を形成する孔版印刷装置のサーマルヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】孔版印刷装置は、サーマルヘッドで画像
データに基づき孔版原紙に感熱穿孔し、この製版した孔
版原紙をドラムの外周に巻き付け装着し、回転するドラ
ムの外周に印刷用紙を圧接搬送し、この圧接搬送過程で
孔版原紙の感熱穿孔箇所より滲み出るインクを印刷用紙
に転写することで印刷を施すものである。

【０００３】上記サーマルヘッド１００は、図７に示す
ように、主走査方向に略一直線状に配置された多数の発
熱素子部（図示せず）からなる発熱体１０１を有する発
熱ブロック体１０２と、この発熱ブロック体１０２に密
着された放熱板１０３とから構成されている。発熱ブロ
ック体１０２に圧接されながら副走査方向に移動する孔
版原紙１０４（図８に示す）に対し１ライン分の発熱素
子部が選択的に発熱し、発熱を受けた孔版原紙１０４の
部分のみが感熱穿孔されることによって孔版原紙１０４
に穿孔画像を形成するものである。

【０００４】ここで、孔版原紙１０４に形成される穿孔
は、一定の安定した大きさで且つ独立したものであるこ
とがいわゆる裏写りの防止及び原稿の再現性にとって重
要であり、孔版原紙１０４に形成される穿孔の大きさは
サーマルヘッド１００より付加される発熱量に依存す
る。つまり、サーマルヘッド１００で孔版原紙１０４に
穿孔する際に、発熱素子部の発熱量を常時一定に保持す
ることができれば一定の安定した大きさで且つ独立した
穿孔を形成することができる。このため、従来では上述
したようにサーマルヘッド１００の駆動により発熱ブロ
ック体１０２に発生する熱を放熱板１０３に放熱し、常
に同じ温度条件で発熱ブロック体１０２が発熱するよう
にされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、孔版印刷装
置においては、製版・印刷動作のトータル所要時間の短
縮化のためには製版動作の高速化が必要不可欠であり、
従来のサーマルヘッド１００を用いてライン周期を１.
５ｍｓとしてベタ画像（全印刷エリアを黒色印刷する画
像）の製版を試みた。図８に示すように、製版動作の穿
孔開始時の穿孔率が３３％であるが、穿孔終了時の穿孔
率が４４％と大きくなった。穿孔率は、図８の１ドット
当たりの占有エリア面積（ａ×ｂ）に対する穿孔面積ｃ
の割合をいい、穿孔率３３％〜３８％が理想的な穿孔率
であり、穿孔終了時の穿孔率が明らかに穿孔過大となっ
ている。

【０００６】これは、製版速度が高速になると発熱素子
部に印加した熱エネルギーが十分に放熱板１０３に放熱
する前に次のラインの製版が開始されるため、発熱素子
部に徐々に熱エネルギーが蓄積されるためと考えられ
る。

【０００７】一方、サーマルヘッド１００における瞬間
最大電力を低く抑える等の理由からサーマルヘッド１０
０の発熱駆動方式としては、１ラインの発熱素子部を複
数ブロックに分割し、各ブロックを交互に独立させて発
熱駆動させる分割駆動方式が有効であり、一般的であ
る。ここで、４分割駆動製版による高速製版を行う場合
には、発熱時間を非常に短時間しか取ることができない
ため、発熱素子部に大きな印加パワーを作用させる必要
があり、サーマルヘッド１００の耐久面で大きな問題が
生じてしまう。２分割駆動方式では、４分割駆動方式に
較べて２倍の発熱時間を取ることができるため、サーマ
ルヘッド１００の耐久性の点では問題がないが、ライン
周期の半分が発熱時間となるため、発熱体の周辺での蓄
熱が起こりやすい。そのため、従来では２分割駆動製版
による高速製版を行うことができなかった。

【０００８】以上、高速製版を行うためには発熱体の周
辺での蓄熱を防止することが不可欠であり、これを解決
するために放熱板１０３の体積（熱容量）を大きくし放
熱特性を向上させることが考えられる。しかし、単に放
熱板１０３を大きくしても効率的な放熱特性が得られる
とは限らず、又、装置の大型化、重量化をもたらすこと
になる。

【０００９】そこで、本発明は、前記した課題を解決す
べくなされたものであり、放熱板が大型化、重量化にな
るのを極力防止し、且つ、有効な放熱特性が得られ、そ
の結果、製版速度の高速化に対応できる孔版印刷装置の
サーマルヘッドを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、１ラ
イン分の発熱体を主走査方向に有する発熱ブロック体
と、この発熱ブロック体に密着された放熱板とを備え、
前記発熱ブロック体に圧接されつつ副走査方向に搬送さ
れる孔版原紙に発熱により熱を作用させて前記孔版原紙
に感熱穿孔を施す孔版印刷装置のサーマルヘッドにおい
て、前記放熱板は、前記発熱体の直下方向の高さが１０
ｍｍ以上に設けられたことを特徴とする。

【００１１】この孔版印刷装置のサーマルヘッドでは、
多数の発熱素子部が選択駆動され、この発熱による熱で
孔版原紙が感熱穿孔される一方、孔版原紙に伝達されな
かった発熱体の熱が発熱体直下位置から放熱板に放熱さ
れ、発熱体直下位置から放熱板に伝達された熱は、放熱
体内をほぼ発熱体直下方向等に向かって十分な長さだけ
伝達できることから速い熱伝導速度で移動し、発熱ブロ
ック体から放熱板への放熱が促進され発熱体の周辺の蓄
熱が抑えられる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１記載の孔版印
刷装置のサーマルヘッドであって、前記発熱体の発熱駆
動は、１ライン分を２分割し、この分割した２ブロック
を交互に独立して発熱駆動させたことを特徴とする。

【００１３】この孔版印刷装置のサーマルヘッドでは、
請求項１の発明の作用のように発熱体の周辺での蓄熱が
抑えられることから、２分割駆動製版で高速製版でき
る。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
記載の孔版印刷装置のサーマルヘッドであって、前記発
熱体の発熱駆動は、各発熱素子部の発熱履歴に応じて発
熱時間を調整する熱履歴制御を行うことを特徴とする。

【００１５】この孔版印刷装置のサーマルヘッドでは、
請求項１又は請求項２の発明の作用に加え、各発熱素子
部が連続発熱される場合において発熱体が必要以上に高
熱となることを防止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００１７】図１〜図６は本発明の一実施形態を示し、
図１は孔版印刷装置の製版部の概略構成図、図２（ａ）
は孔版印刷装置のサーマルヘッドの斜視図、図２（ｂ）
はサーマルヘッドの拡大断面図、図３（ａ）は発熱体直
下方向に長い放熱板の放熱方向を示す概念図、図３
（ｂ）が発熱体直下方向の直交方向に長い放熱板の放熱
方向を示す概念図、図４は放熱板の各部分の放熱による
温度変化を示す特性線図、図５は放熱板の発熱体直下の
高さとライン周期とを可変して製版動作を行った場合に
おける製版動作の穿孔終了時の穿孔率を示す図、図６は
発熱体直下の高さと製版動作の穿孔終了時の穿孔率の関
係を示す特性線図である。

【００１８】図１に示すように、孔版印刷装置の製版部
１０は、ロールされた長尺状の孔版原紙１１を収容する
原紙収容部１２と、この原紙収容部１２の搬送下流に配
置されたサーマルヘッド１と、このサーマルヘッド１の
対向位置に配置されたプラテンロール１３と、このプラ
テンロール１３及びサーマルヘッド１の搬送下流に配置
された一対の原紙送りロール１４，１５と、プラテンロ
ール１３及び原紙送りロール１４を回転駆動させるライ
トパルスモータ（図示せず）と、一対の原紙送りロール
１４，１５の搬送下流に配置された原紙カッタ１６とを
有する。

【００１９】そして、プラテンロール１３と原紙送りロ
ール１４の回転により長尺状の孔版原紙１１がサーマル
ヘッド１とプラテンロール１３との間を搬送される。サ
ーマルヘッド１はプラテンロール１４で圧接されつつ副
走査方向に搬送される孔版原紙１１に対しイメージセン
サ（図示せず）で読み取った画像データに基づき発熱素
子部２ａ（図２（ｂ）に示す）が選択的に発熱動作する
ことにより孔版原紙１１に感熱穿孔して製版する。この
製版された孔版原紙１１が原紙カッタ１６で切断されて
所定長さの孔版原紙１１が作製される。この製版した孔
版原紙１１は、ドラム１７の外周に巻き付け装着され、
回転するドラム１７の外周に印刷用紙（図示せず）が圧
接搬送され、この圧接搬送過程で孔版原紙１１の感熱穿
孔箇所より滲み出るインクが印刷用紙に転写されること
で印刷が施されるものである。

【００２０】前記サーマルヘッド１は、図２（ａ）に示
すように、主走査方向に１ライン分に亘って略一直線状
に配置された発熱体２を有する発熱ブロック体３と、こ
の発熱ブロック体３に密着されたアルミニューム製の放
熱板４とから構成されている。発熱ブロック体３は、図
２（ｂ）に示すように、セラミック基板５上にグレーズ
層６、抵抗層７、電極層８及び保護層９が積層されてお
り、電極層８には一直線状に等間隔に多数の孔が形成さ
れている。この各孔の箇所が発熱素子部２ａであり、こ
の発熱素子部２ａが主走査方向に等間隔に一直線状に配
置されることによって上記した発熱体２が構成されてい
る。

【００２１】そして、放熱板４の主走査方向の幅をＷ、
副走査方向の幅をＤ、発熱体２の直下方向の高さをＨと
すると、放熱板４の主走査方向の幅Ｗ、及び、副走査方
向の幅Ｄは従来のものと同一寸法であり、発熱体２の直
下方向の高さのみが１０ｍｍ以上と高く設定されてい
る。以下、その理由を説明する。

【００２２】発熱体２の周辺での蓄熱による温度上昇
は、上記したように放熱板４の熱容量を増大させること
によって抑えることができる。ここで、放熱板４の熱容
量は、図２に示すように、断面積を同じく大きくする場
合に、放熱板４の副走査方向の幅を寸法Ｄ１に大きくす
ること（図３（ｂ））によって、又は、放熱板４の発熱
体２の直下方向の高さを寸法Ｈ１に大きくすること（図
３（ａ））によって大きくでき、その場合の放熱板４の
放熱挙動を解析する。

【００２３】発熱体２から放熱板４に放熱された熱は、
放熱板４の内部での熱伝導が迅速に行われるほど発熱体
２側の放熱が進み、温度上昇が抑えられるため、放熱板
４内部の熱伝導のスピードが速い方が放熱効果が高いと
いえる。理論的に熱伝導によって運ばれるエネルギーの
流量である熱流束Ｑは、単位時間に単位面積の断面を通
過するエネルギーが、その断面の法線ベクトルをＮとし
てＱ・Ｎで定義される。そこで、エネルギー保存則を連
続の方程式の形で書くと、ＰＥをエネルギー密度とし
て、△ＰＥ／△ｔ＝−divＱ（１）となる。又、通常、
熱流束Ｑの大きさは、熱伝導率をＲとすると、温度勾配
に比例してＱ＝Ｒ・gradＴ（２）という関係がある。
又、物体の単位面積当たりのエネルギーの増加率と温度
上昇率とは定積比熱ＣＶを使って、△ＰＥ／△Ｔ＝ＣＶ
・（△ｔ／△Ｔ）という関係で結ばれているため、式
（１）と式（２）から熱伝導式が導かれる。従って、熱
伝導のスピードという点を考えると、放熱板４の形状と
しては熱伝導ポイント（Ａ点、Ｃ点）からベクトルを大
きく取ることのできる図３（ａ）の方が図３（ｂ）より
有利といえる。

【００２４】図４に示すように、図３（ａ）のように発
熱体２の直下方向の高さを寸法Ｈ１に大きくした放熱板
４の放熱ポイントＡ点と、図３（ｂ）のように副走査方
向の幅をＤ１に大きくした放熱板４との放熱ポイントＣ
点との製版開始時から製版終了時までの温度変移を調べ
たところ、製版終了時では図３（ａ）の放熱板４のＡ点
の温度が低く抑えられた。つまり、放熱板４の熱容量を
大きくすることによって放熱効果を増大させるために
は、放熱板４の発熱体２の直下方向の高さＨを大きくす
ることが有効であることがわかる。

【００２５】次に、発熱体２の直下方向の高さＨを１０
ｍｍ以上に設定した理由について説明する。放熱板４の
主走査方向の幅Ｗと副走査方向の幅Ｄとを一定とし、発
熱体２の直下方向の高さＨのみを可変した場合の製版動
作（Ａ３サイズ）の穿孔終了時の穿孔率を実験で調べた
結果、図５に示すような結果が得られた。発熱体ブロッ
ク２として４００ｄｐｉを使用し、製版穿孔開始時の穿
孔率を３５％とした。図５において、断面積は、Ｈ×Ｗ
であり、発熱体４の直下方向の高さＨを１０ｍｍとした
場合には２００ｍｍ^２となり、熱容量（Ｊ／Ｋ）は、断
面積×１０ｍｍ（副走査方向の幅Ｄ）であり、発熱体４
の直下方向の高さＨを１０ｍｍとした場合には５.０９
となる放熱板４である。発熱体２の直下方向の高さＨの
異なる各寸法（８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍ
ｍ、１６ｍｍ）の放熱板４を使用して各ライン周期
（０.５ｍｓ、１.０ｍｓ、１.５ｍｓ、２.０ｍｓ、２.
５ｍｓ、３.０ｍｓ）の製版スピードで製版した結果、
製版終了時の穿孔率が図５及び図６に示すものとなっ
た。

【００２６】図５及び図６の結果より、理想的な穿孔率
の範囲を３３％〜３８％とすると、ライン周期１.５ｍ
ｓの高速製版を行う場合には、発熱体２の直下方向の高
さＨが１０ｍｍ以上の放熱板４とすれば製版終了時の穿
孔率を理想的範囲内に抑えることができる。つまり、多
数の発熱素子部２ａが選択駆動され、この発熱による熱
で孔版原紙が感熱穿孔される一方、孔版原紙に伝達され
なかった発熱体２の熱が発熱体２の直下位置から放熱板
４に放熱され、発熱体２の直下位置から放熱板４に伝達
された熱は、放熱体４内をほぼ発熱体直下方向等に向か
って十分な長さだけ伝達できることから速い熱伝導速度
で移動し、発熱ブロック体３から放熱板４への放熱が促
進され発熱体２の周辺の蓄熱が抑えられる。従って、放
熱板４が大型化、重量化になるのを極力防止して有効な
放熱特性が得られ、製版速度の高速化に対応できる。

【００２７】又、図５及び図６の結果より、ライン周期
１.０ｍｓの高速製版を行う場合には、発熱体２の直下
方向の高さＨが１２.２ｍｍ以上の放熱板４とすれば製
版終了時の穿孔率を理想的範囲内に抑えることができ、
好ましい。又、ライン周期０.５ｍｓの高速製版を行う
場合には、発熱体２の直下方向の高さＨが１５ｍｍ以上
の放熱板４とすれば製版終了時の穿孔率を理想的範囲内
に抑えることができ、好ましい。

【００２８】又、発熱体２の発熱駆動は、１ライン分を
２分割し、この分割した２ブロックを交互に発熱駆動さ
せる２分割駆動としても良い。つまり、発熱体２の周辺
での蓄熱が抑えられることから、２分割駆動製版で高速
製版できる。

【００２９】又、発熱体２の発熱駆動は、各発熱素子部
２ａの発熱履歴に応じて発熱時間を調整する熱履歴制御
を行うようにすればさらに良い。熱履歴制御は、前ライ
ンで各発熱素子部２ａが発熱されたか否かをチェック
し、現ラインで連続発熱される各発熱素子部２ａの発熱
時間を短く、現ラインでのみ発熱される各発熱素子部２
ａの発熱時間を長くすることによって各発熱素子部２ａ
の前発熱による蓄熱の影響をなくし、孔版原紙１１に与
える熱エネルギーを均一化するものである。つまり、連
続発熱される場合において発熱体２が必要以上に高熱と
なることを防止できるため、連続発熱による穿孔の拡大
化を防止できる。特に、高速製版時には各発熱素子部２
ａが連続発熱される場合にその発熱間隔が短縮化され、
放熱板４への放熱時間を取ることができないため有効で
ある。

【００３０】尚、放熱板４の熱容量は、放熱板４の主走
査方向の幅寸法Ｗを発熱ブロック体３以上に大きくする
ことによって大きくすることも考えられる。上記実験で
は発熱体２の直下方向の高さを８ｍｍとした場合に、断
面積（Ｈ×Ｗ）が１６０ｍｍ ^２であるが、その断面積
（Ｈ×Ｗ）を３０４ｍｍ^２とした放熱板４で上記と同様
の実験をしたところ製版終了時には大きな穿孔率しか得
られなかった。

【００３１】尚、本発明は、サーマルヘッド１が薄膜で
あると厚膜であるとにかかわらず、又、解像度の程度に
かかわらず全てのものに対して有効である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、１ライン分の発熱体を主走査方向に有する発熱
ブロック体と、この発熱ブロック体に密着された放熱板
とを備え、前記発熱ブロック体に圧接されつつ副走査方
向に搬送される孔版原紙に発熱により熱を作用させて前
記孔版原紙に感熱穿孔を施す孔版印刷装置のサーマルヘ
ッドにおいて、前記放熱板は、前記発熱体の直下方向の
高さが１０ｍｍ以上に設けられたので、多数の発熱素子
部が選択駆動され、この発熱による熱で孔版原紙が感熱
穿孔される一方、孔版原紙に伝達されなかった発熱体の
熱が発熱体直下位置から放熱板に放熱され、発熱体直下
位置から放熱板に伝達された熱は、放熱体内をほぼ発熱
体直下方向等に向かって十分な長さだけ伝達できること
から速い熱伝導速度で移動し、発熱ブロック体から放熱
板への放熱が促進され発熱体の周辺の蓄熱が抑えられる
ため、放熱板が大型化、重量化になるのを極力防止して
有効な放熱特性が得られ、製版速度の高速化に対応でき
る。

【００３３】請求項２の発明によれば、請求項１記載の
孔版印刷装置のサーマルヘッドであって、前記発熱体の
発熱駆動は、１ライン分を２分割し、この分割した２ブ
ロックを交互に発熱駆動させたので、請求項１の発明の
効果のように発熱体の周辺での蓄熱が抑えられることか
ら、２分割駆動製版で高速製版できる。

【００３４】請求項３の発明によれば、請求項１又は請
求項２記載の孔版印刷装置のサーマルヘッドであって、
発熱体の発熱駆動は、各発熱素子部の発熱履歴に応じて
発熱時間を調整する熱履歴制御を行うので、請求項１又
は請求項２の発明の効果に加え、各発熱素子部が連続発
熱される場合において発熱体が必要以上に高熱となるこ
とを防止できるため、連続発熱による穿孔の拡大化を防
止できる。特に、高速製版時には各発熱素子部が連続発
熱される場合にその発熱間隔が短縮化され、放熱板への
放熱時間を取ることができないため有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示し、孔版印刷装置の製
版部の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施形態を示し、（ａ）は孔版印刷
装置のサーマルヘッドの斜視図、（ｂ）はサーマルヘッ
ドの拡大断面図である。

【図３】本発明の一実施形態を示し、（ａ）は発熱体直
下方向に長い放熱板の放熱方向を示す概念図、（ｂ）が
発熱体直下方向の直交方向に長い放熱板の放熱方向を示
す概念図である。

【図４】本発明の一実施形態を示し、放熱板の各部分の
放熱による温度変化を示す特性線図である。

【図５】本発明の一実施形態を示し、放熱板の発熱体直
下の高さとライン周期とを可変して製版動作を行った場
合における製版動作の穿孔終了時の穿孔率を示す図であ
る。

【図６】本発明の一実施形態を示し、発熱体直下の高さ
と製版動作の穿孔終了時の穿孔率の関係を示す特性線図
である。

【図７】従来例を示し、孔版印刷装置のサーマルヘッド
の斜視図である。

【図８】従来例における製版開始時の穿孔率及び製版終
了時の穿孔率を示す図である。

【符号の説明】

１ サーマルヘッド ２ 発熱体 ２ａ 発熱素子部 ３ 発熱ブロック体 ４ 放熱板 １０ 製版部 １１ 孔版原紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大池 光 東京都港区新橋２丁目20番15号 理想科学 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C065 GA01 GC02 HA10 2C066 AA04 AB02 AC01 CC01 CC06 CE02 CE06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １ライン分の発熱体を主走査方向に有す
   る発熱ブロック体と、この発熱ブロック体に密着された
   放熱板とを備え、前記発熱ブロック体に圧接されつつ副
   走査方向に搬送される孔版原紙に発熱により熱を作用さ
   せて前記孔版原紙に感熱穿孔を施す孔版印刷装置のサー
   マルヘッドにおいて、 前記放熱板は、前記発熱体の直下方向の高さが１０ｍｍ
   以上に設けられたことを特徴とする孔版印刷装置のサー
   マルヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１記載の孔版印刷装置のサーマル
   ヘッドであって、 前記発熱体の発熱駆動は、１ライン分を２分割し、この
   分割した２ブロックを交互に独立して発熱駆動させたこ
   とを特徴とする孔版印刷装置のサーマルヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の孔版印刷装
   置のサーマルヘッドであって、 前記発熱体の発熱駆動は、各発熱素子部の発熱履歴に応
   じて発熱時間を調整する熱履歴制御を行うことを特徴と
   する孔版印刷装置のサーマルヘッド。