JP2004223746A - サーマルプリンタ - Google Patents

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志貴 植木
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Abstract

【課題】サーマルプリンタで記録されるプリント画像の光沢異方性を低減する。
【解決手段】サーマルヘッド14の主走査方向には、発熱素子50の有無に応じて段差64が生じている。この段差64の高さΔHを、0.05μm〜0.3μmとなるように定める。カラー感熱記録紙表面の主走査方向における凹凸が低減する。また、1画素の記録に必要な駆動パルスを複数に分割し、1画素を記録する間に複数のパルスを発熱素子50に印加する。発熱素子50の温度ピークが小さくなり、記録紙表面が荒れにくくなる。
【選択図】 図6

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感熱記録材料の表面の光沢性を損なうことなく、画像の熱記録を行うことを可能とするサーマルプリンタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
サーマルヘッドを用いて、カラー感熱記録紙に画像の熱記録を行うサーマルプリンタが広く知られている。カラー感熱記録紙には、互いに熱感度の異なるシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層、保護層が順に形成されており、各色発色層に固有の熱量を与えることで、画像の熱記録を面順次に行う。そして、マゼンタ画像記録時にイエロー層が、シアン画像記録時にマゼンタ層がそれぞれ発色することがないように、イエロー及びマゼンタ画像の記録直後に各層に特有な波長域の紫外線や紫色可視光線を照射して光定着を行う。
【0003】
サーマルヘッドには、アルミナ基板上に、シリンドリカル形状の部分グレーズが設けられ、この部分グレーズの頂部付近に多数の発熱素子が主走査方向に一定ピッチで並べられている。搬送中のカラー感熱記録紙に発熱素子アレイを押し付け、所望の濃度を発色させるように各発熱素子を駆動することにより、画像が1ラインずつ熱記録される。
【0004】
発色記録時での発熱素子の熱エネルギーが高いとき(例えば、熱感度の最も小さなシアン画像を記録する際)、カラー感熱記録紙の保護層が高温に加熱される。この保護層が部分グレーズから離れる時点での温度がガラス転移点以上になると、保護層内の物質(例えばブロッキング防止剤)が保護層の表面に飛び出すため、カラー感熱記録紙の表面には不規則な凹凸が発生する。これにより記録紙表面の光沢度が低下する。
【0005】
上記の問題を改善するために、発熱素子に与える駆動パルス群の幅を2等分し、2つの駆動パルス群を印加することにより1画素を記録するプリント方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法によれば、1画素記録中の発熱素子の温度ピークの値が小さくなり、保護層の温度が過度に高くなることがないため、記録紙の表面凹凸を少なくすることができる。
【0006】
【特許文献1】
特許第2942680号公報(図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サーマルヘッドには、発熱素子が一定ピッチで並べられていることから、発熱素子の有無に応じた凹凸が主走査方向に生じている。画像記録の際、発熱素子が設けられた部分のみが記録紙を押圧するため、プリント後の画像には凹凸が主走査方向に発生し、この凹凸によって主走査方向での光沢度が低減する。発熱素子の有無に起因する凹凸は副走査方向には見られないため、主走査方向と副走査方向における光沢度の違いによる光沢異方性が生じていた。
【0008】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、感熱記録紙の表面凹凸を減らすとともに、プリント画像の光沢異方性を小さくすることのできるサーマルプリンタを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のサーマルプリンタは、サーマルヘッドの主走査方向における段差を0.05μm〜0.3μmとするとともに、発熱素子への駆動パルスをほぼ均等に複数分割して駆動パルス群とし、1ラインを記録する間に駆動パルス群を印加している。これにより、記録材料表面の凹凸を低減し、かつ光沢異方性の少ない良好なプリント画像を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明を実施したカラー感熱プリンタの概略を示す。カラー感熱プリンタ10は、給紙ローラ12,サーマルヘッド14、プラテンローラ16,光定着器18、カッタ20、排紙ローラ22、及びこれらの動作制御を行うシステムコントローラ28から構成される。記録材料として長尺のカラー感熱記録紙24が用いられ、これを巻き取った記録紙ロール26が図示しないマガジンに収納されてプリンタ内部にセットされる。
【0011】
図2に示すように、カラー感熱記録紙24には、支持体30の上に、シアン感熱発色層32、マゼンタ感熱発色層34、イエロー感熱発色層36、保護層38が順次層設されている。各感熱発色層の熱感度はそれぞれ異なっており、イエロー、マゼンタ、シアンの各画像を面順次で記録することによるフルカラープリントが可能となっている。なお、各感熱発色層の熱感度の差を大きくするために、実際には各感熱発色層の間に図示しない中間層が設けられている。
【0012】
イエロー感熱発色層36及びマゼンタ感熱発色層34は、互いに異なる波長域の紫外線、または近紫外線によってその発色能力が消失するようにされている。このため、イエロー感熱発色層36及びマゼンタ感熱発色層34を発色させることなく、マゼンタ画像記録及びシアン画像記録をそれぞれ行うことが可能である。
【0013】
保護層38は、PVA(ポリビニルアルコール)を主剤とする透明な樹脂層であり、各感熱発色層に塵埃が付着したり傷が付いたりするのを防止する。この保護層38には、カラー感熱記録紙24が貼り付くのを防止するためのブロッキング防止剤や潤滑剤などが添加されている。なお、保護層38は2層以上の構成としても良い。
【0014】
また、シアン、マゼンタ、イエローの3色の感熱発色層の他に、ブラック発色層を加えて4層構造としても良い。さらに、各感熱発色層の配置を変えてもよく、例えばシアン感熱発色層を最上層としても良い。
【0015】
図3に示すように、熱感度が最も低いイエロー感熱発色層32は、小さな熱エネルギーで発色し、熱感度が最も高いシアン感熱発色層36は最も大きな熱エネルギーを必要とする。イエロー(Y)の画素を熱記録する場合には、バイアス熱エネルギーBYに階調熱エネルギーGYを加えた熱エネルギーがカラー感熱記録紙24に与えられる。バイアス熱エネルギーBYは、イエロー感熱発色層32が発色する直前の熱エネルギーであり、この値は一定である。一方、階調熱エネルギーGYは、記録画素の階調値に応じて定められる。なお、マゼンタ(M)及びシアン(C)についても同様である。
【0016】
図1において、給紙ローラ12は、モータ40及びドライバを介してシステムコントローラ28に接続される。給紙ローラ12は、システムコントローラ28からの制御信号に基づいて、カラー感熱記録紙24をサーマルヘッド14に向けて搬送し、あるいは記録紙ロール26の方向へ戻す。
【0017】
サーマルヘッド14は、プラテンローラ16上でカラー感熱記録紙24に圧接する記録位置と、プラテンローラ16から離れる退避位置との間で揺動する。サーマルヘッド14には、後述するように複数の発熱素子を並べた発熱素子アレイが設けられ、ドライバ42を介して接続されたシステムコントローラ28からの制御信号に基づき、カラー感熱記録紙24に画像を熱記録する。プラテンローラ16は、システムコントローラ28からの制御信号に基づき、搬送モータ44からの駆動力を受けて回転する。プラテンローラ16は、サーマルヘッド14との間でカラー感熱記録紙24を挟持して、図1で示す記録方向及び戻し方向にカラー感熱記録紙24を搬送する。
【0018】
光定着器18は、イエロー定着用ランプ46、マゼンタ定着用ランプ48、反射板等から構成され、ドライバを介してシステムコントローラ28により動作制御される。イエロー定着用ランプ46は、カラー感熱記録紙24へのイエロー画像の記録時に点灯し、420nm付近に発光波長のピークを有する近紫外光を照射してイエロー感熱発色層36を定着処理する。マゼンタ定着用ランプ48は、マゼンタ画像の記録時に点灯し、365nm付近に発光波長のピークを有する紫外線を照射してマゼンタ感熱発色層34を定着処理する。
【0019】
カッタ20及び排紙ローラ22は、記録方向において光定着器18の下流側に配置され、システムコントローラ28によって動作制御される。カッタ20は、感熱記録紙24の搬送路を挟むように配置された一対の刃によって構成され、感熱記録紙24に記録された画像の後端がカッタ20の間を通過したときに、一方の刃を他方の刃へ向けて移動することにより、カラー感熱記録紙24が一定サイズのプリントにカットされる。排紙ローラ22は、切断されたプリントを挟持して排紙口50へ搬送する。
【0020】
図4に示すように、サーマルヘッド14は、ヘッド基板52の上に層設されたアルミナ基板54及びプリント基板56を有する。アルミナ基板54には、円弧状に突出した部分グレーズ58と、その上に形成された多数の発熱素子60と、各発熱素子60の両側に設けられた個別電極62及び共通電極64が設けられている。発熱素子60は、記録画素数に応じて一定ピッチで主走査方向に並べられ、発熱素子アレイを構成する。
【0021】
プリント基板56には、多数の電極を含む回路パターンが形成され、ドライバ42が設けられる。各発熱素子60の一端に接続された共通電極64は互いに電気的に接続されており、1本のリード線66によってプリント基板56に接続される。また、各個別電極62は、リード線68及び電極を介してドライバ42に電気的に接続されており、ドライバ42から個々に出力される駆動信号によって各発熱素子60を通電する。
【0022】
サーマルヘッド14の副走査方向に沿った断面を示す図5において、シリンドリカル状の部分グレーズ58を覆うように発熱素子(抵抗体)60が設けられ、この発熱素子60の両側に個別電極62と共通電極64とが層設される。さらに、発熱素子60及び電極62,64の上には、酸化ケイ素や窒化ケイ素等からなる保護膜68が形成される。発熱素子60への通電によって発生した熱は、部分グレーズ58の頂部付近の伝熱部70(電極62,64の間の部分)からカラー感熱記録紙24に伝達される。
【0023】
図6に示すように、サーマルヘッド14の主走査方向では、発熱素子60が一定ピッチで設けられているため、発熱素子60が設けられている部分(発熱部)72aと設けられていない部分(非発熱部)72bとの間に段差74が生じる。段差74の高さΔHは、保護膜68の最も高い部分と最も低い部分との差によって定義され、発熱素子60の厚さによって変動する。
【0024】
画像記録時では、サーマルヘッド14の発熱部72aのみがカラー感熱記録紙24を押圧するため、記録後のカラー感熱記録紙24には、段差74の高さに応じた凹凸が主走査方向に発生する。この凹凸が大きいと可視光が乱反射されるため、主走査方向の光沢性が悪化するだけでなく、主走査方向と副走査方向での光沢に異方性が生じてしまう。これを防止するため、段差74の高さΔHが0.05μm以上0.3μm以下の間で定められ、特に好ましくは0.05μmである。主走査方向における段差の上限を0.3μm以下に定めることで、カラー感熱記録紙24表面の凹凸が可視光の波長よりも十分小さくなり、可視光の乱反射を十分小さくすることができる。
【0025】
発熱素子60への駆動パルスの発生タイミングを図7に示す。本実施形態では、感熱発色層の熱感度及び発色濃度を考慮して定められた加熱時間のほぼ1/2となるように駆動パルスの発生時間が設定され、1画素の記録中に2回の駆動パルスが供給される。カラー感熱記録紙24の記録領域の1ライン目が記録位置(伝熱部70の直下)にセットされると、システムコントローラ28は、時間TL1の駆動パルスを2回供給して各発熱素子60を駆動する。次に、記録領域の2ライン目を記録位置に移動し、必要な加熱時間をほぼ2等分した時間TL2の駆動パルスを2回供給して、2ライン目の画素を所望濃度に発色する。以下、同様にして3ライン目以降が熱記録される。
【0026】
なお、図7の例では、駆動パルスを2等分して1画素を記録しているが、この分割数を3以上にしてもよい。
【0027】
上記構成によるサーマルプリンタの作用について説明する。プリントの実行が命令されると、システムコントローラ28は給紙ローラ12を駆動してカラー感熱記録紙24をプラテンドラム16に向けて送り出す。カラー感熱記録紙24の先端がサーマルヘッド14に達すると、サーマルヘッド14及びプラテンローラ16によってカラー感熱記録紙24が挟持され、プラテンローラ16の回転により搬送される。記録領域の1ライン目がサーマルヘッド14に達すると、最初にイエロー画像の熱記録が行われる。システムコントローラ28は、1ライン目の記録時間Tの間に2つの駆動パルスを各発熱素子60に供給し、各画素を所望の濃度に発色する。
【0028】
本発明のサーマルプリンタでは、1画素を記録する間に2つの駆動パルスを与えているから、各発熱素子60の温度ピークが2つに分散され、各温度ピークは1つの駆動パルスを与えて記録する場合に比べて小さくなる。このため、記録中の保護層38の温度が低く抑えられ、ブロッキング防止剤等の突出による表面凹凸が低減する。したがって、プリント画像の光沢性が向上する。
【0029】
また、サーマルヘッド14の伝熱部60における段差74が、可視光の波長よりも十分に小さい0.3μm以下とされているから、サーマルヘッド14の押圧によって生じる主走査方向の凹凸が小さくなる。このため、主走査方向の光沢度低減に起因する光沢異方性を低減することが可能となる。
【0030】
以下、同様にして2ライン目以降のイエロー画像がカラー感熱記録紙24に記録される。サーマルヘッド14を通過したカラー感熱記録紙24はさらに送り出され、イエロー画像が熱記録された記録領域の先端が光定着器18に達すると、イエロー定着用ランプ46が点灯し、イエロー感熱発色層36が光定着される。そして、記録領域の後端が光定着されると、システムコントローラ28はカラー感熱記録紙24の搬送を一旦停止し、記録領域の1ライン目がサーマルヘッド14に達するまで、カラー感熱記録紙24を戻し方向に搬送する。
【0031】
次に、システムコントローラ28は、カラー感熱記録紙24を記録方向に移動しながらサーマルヘッド14を駆動して、マゼンタ感熱発色層34の熱記録を行う。イエロー画像の熱記録の場合と同様に、1画素を記録する間に2つの駆動パルスを与えているから、画素濃度の違いによる表面荒れの影響が小さくなり、記録画像の光沢性が向上する。また、伝熱部70の主走査方向における段差が小さいため、主走査方向の凹凸に起因する光沢異方性を低減することができる。なお、イエロー感熱発色層36は既に光定着されているため、マゼンタ画像の記録時にイエロー感熱発色層36が発色することはない。
【0032】
マゼンタ画像が記録されたカラー感熱記録紙24は、光定着器18を通過する間にマゼンタ定着用ランプ48から紫外線が照射され、マゼンタ感熱発色層34が光定着される。光定着の終了後、同様にしてシアン画像の熱記録が行われ、カラー感熱記録紙24は排紙ローラ22に向けて送り出される。排紙ローラ22に挟持されたカラー感熱記録紙24は排紙口50へ向けてさらに送り出される。記録領域の後端がカッタ20を通過すると、システムコントローラ28はカッタ20を駆動してカラー感熱記録紙24を所定サイズのプリントに切断する。切断されたプリントは、排紙ローラ22によって排紙口50からプリンタ10の外部へ排出される。
【0033】
上記のサーマルプリンタを用いて実際にプリントを作成し、その光沢度を測定した。サーマルヘッド14の記録エネルギーは38mJ/mmにして画像をプリントし、光沢度計として変角光沢度計(スガ試験器株式会社製)を用いて測定を行った。なお、測定光の入射角は20度である。サーマルヘッド14の段差、及び1画素記録時の駆動パルス分割数を変化させて記録した場合の、主走査方向及び副走査方向の光沢度の測定結果を表1に示す。
【0034】
【表1】
Figure 2004223746
【0035】
サーマルヘッド14の段差が0.8μmの場合は、主走査方向と副走査方向の光沢度の違いが大きく、光沢異方性が顕著にみられる。これに対し、段差を0.1μmにしたサーマルヘッドで記録すると、主走査方向における光沢度の低下が抑えられ、副走査方向の値とほぼ同じになる。このため、光沢異方性の少ない、良質のプリント画像を得ることができる。
【0036】
また、各発熱素子60への駆動パルスの分割数を増やしたときに、主走査方向及び副走査方向の光沢度が向上するのが見られる。駆動パルスを複数分割することにより発熱素子60の温度ピークが低く抑えられ、カラー感熱記録紙24の熱ダメージに起因する表面凹凸が低減することが示されている。
【0037】
上記実施形態では、バイアス熱エネルギーBYに階調熱エネルギーGYを加えた熱エネルギーを1つの駆動パルスで与えるようにしているが、本発明はこれに限定されることはなく、バイアス熱エネルギーを与えるための駆動パルスと、階調熱エネルギーに対応する駆動パルスとに分けて発熱素子60を駆動しても良い。この場合には、バイアス用パルスと階調パルスをそれぞれ複数分割し、これらを別々に印加することにより、発熱素子60の温度ピークを低減することができる。
【0038】
上記実施形態では、1ヘッド3パス方式のカラー感熱プリンタに本発明を適用した例を示しているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば3ヘッド1パス方式のカラー感熱プリンタにも適用することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上のように、本発明のサーマルプリンタによれば、サーマルヘッドの主走査方向における段差を0.05μm〜0.3μmとするとともに、発熱素子への駆動パルスをほぼ均等に複数分割して駆動パルス群とし、1ラインを記録する間に駆動パルス群を印加して画像を記録するから、主走査方向における表面凹凸を低減することができ、従って光沢異方性の少ない良好なプリント画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【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】カラー感熱記録紙の断面を示す概略図である。
【図3】各感熱発色層へ与える熱エネルギーと発色濃度の関係を示すグラフである。
【図4】サーマルヘッドを示す外観斜視図である。
【図5】図4のサーマルヘッドのA−A線断面図である。
【図6】図4のサーマルヘッドのB−B線断面図である。
【図7】発熱素子の駆動パルスの発生タイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
10 カラー感熱プリンタ
14 サーマルヘッド
28 システムコントローラ
48 部分グレーズ
50 発熱素子
58 保護膜
62a 加熱部
62b 非加熱部

Claims (1)

  1. 多数の発熱素子を主走査方向に一定ピッチで並べたサーマルヘッドを備え、感熱記録材料を副走査方向に搬送しながら前記発熱素子を駆動することで画像を1ラインずつ熱記録するサーマルプリンタにおいて、
    前記サーマルヘッドの主走査方向における段差を0.05μm〜0.3μmとするとともに、前記発熱素子への駆動パルスをほぼ均等に複数分割して駆動パルス群とし、1ラインを記録する間に前記駆動パルス群を印加することを特徴とするサーマルプリンタ。
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