JP2004223765A

JP2004223765A - サーマルプリンタ及びサーマルヘッド

Info

Publication number: JP2004223765A
Application number: JP2003011439A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Toyofuku; 克也豊福
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】サーマルヘッド周辺に発生する結露に起因する印画障害を抑制する。
【解決手段】サーマルヘッド１５の発熱素子アレイ１５ｂに対して、記録時おける感熱記録紙１１の相対送り方向の下流側に、発熱素子アレイ１５ｂに近接して冷却ローラ３１と吸着シートを配置する。冷却ローラ３１は、内部への通水により表面温度がサーマルヘッド１１及びその周辺部材等よりも低温とされ、感熱記録紙１１からの水蒸気を凝縮する。吸着シート３２は冷却ローラ３１に接触しており、凝縮による水を吸着する。サーマルヘッド１５や印画後の感熱記録紙１１の表面及びその周辺における結露は抑制される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーマルプリンタ及びサーマルヘッドに関するものであって、特に、サーマルヘッド及びその周辺部材に発生する結露の抑制と、印画後の感熱記録紙への結露付着を防止するようにしたサーマルプリンタ及びサーマルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルプリンタ、例えばカラー感熱プリンタでは、サーマルヘッドの発熱素子アレイをカラー感熱記録紙に圧接させ、プリントデータに合わせて各発熱素子を発熱させることで多階調および多色の印画を行なっている。カラー感熱記録紙は、支持体にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層が順次層設されている。各感熱発色層は最上層から順番に記録が行われ、イエロー画像の記録後には、次に行われるマゼンタ感熱発色層の記録の際に、イエロー感熱発色層内の未発色成分が発色しないように、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を照射してイエロー感熱発色層の光定着を行う。同様に、マゼンタ感熱発色層の熱記録後には、発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を照射してマゼンタ感熱発色層の光定着を行う。
【０００３】
上記のようなサーマルプリンタでは、発熱素子から熱を発生させることから、印画した後の感熱記録紙表面から水蒸気が発生する。この水蒸気は、サーマルヘッドのコモン電極が覆われる領域やその周辺部材に凝縮して結露となる。これが原因となって、感熱記録紙の印画面へ結露が付着し、これに起因して、印画後の感熱記録紙の最上層の保護層が窪んで白っぽく見える印画障害が発生することがある。
【０００４】
結露の発生に対しては、感熱記録紙からの水蒸気の流れを結露防止手段により遮断して、周辺部材における凝縮を防止する方法や、さらに送風を実施する方法、また、ローラ等の周辺部材を、水蒸気がかからない位置に設ける方法を適用したインクジェットプリンタが提案されている（例えば特許文献１〜３参照。）。
【０００５】
また、印画時間の短縮化を目的に、サーマルヘッドの発熱体の周辺あるいは発熱体のドット毎にペルチェ素子を設けて、これによりサーマルヘッドの予熱及び冷却等の温度制御を実施するという提案がなされている（例えば、特許文献４，５参照。）。さらに、このようなペルチェ素子の冷却面に生じた結露を取り除くために、吸水性素材により吸い上げて、放熱面より発生する熱によりこれを揮発させて、その作用を加速させるために、放熱面側にヒートシンクとファンを設ける機構が提案されている（例えば、特許文献６参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２８７３５０号公報（第３−４頁、第６図）
【特許文献２】
特開２００１−２８７３５６号公報（第４−５頁、第６図）
【特許文献３】
特開２００１−３０１１３５号公報（第３頁、第２図）
【特許文献４】
特開平５−２３８０３５号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献５】
特開平５−２４６０６０号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献６】
実用新案登録第３０７７６９９号公報（第１−４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、結露を遮断する結露防止手段を設ける方法によると、結露防止手段自体に結露が発生してしまい、さらに、送風を行っても、その効果は十分なものとはいえない。また、結露が生じやすいローラの位置を変えることによって、そのローラに蒸気があたらないようにする方法については、ローラにおける結露は抑制できるものの、記録紙に対する結露を防止することはできないという問題がある。また、特許文献５，６で提案される方法は、ペルチェ素子をサーマルヘッドに組み込むことによって、サーマルヘッドの予熱効果及び冷却時間の短縮化または、サーマルヘッドの温度上昇の防止を図ることを目的としており、結露対策としての効果は期待できない。また、特許文献６で提案される方法は、ペルチェ素子における結露を取り除くものであるが、サーマルヘッド及びその周辺部材における結露対策としての効果について言及するものではない。
【０００８】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、印画後の感熱記録紙から発生する水蒸気による結露に起因する印画障害の発生を抑えるようにしたサーマルプリンタ及びサーマルヘッドを提供することを目的とするものである。
【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、本発明では、サーマルヘッドの発熱素子アレイを発熱させて記録紙に画像を記録するサーマルプリンタにおいて、前記発熱素子アレイに対して、記録時における記録紙の相対送り方向の下流側で前記発熱素子アレイに近接させて配置され、記録紙から蒸発する水分を凝縮して捕捉する凝縮捕捉手段を有することを特徴として構成されている。
【００１０】
前記凝縮捕捉手段は、冷却ローラと、この冷却ローラに接触して水分を吸着する吸着部材とからなることが好ましい。または、前記凝縮捕捉手段は、前記発熱素子アレイに近接して前記サーマルヘッドに配置されるペルチェ素子と、このペルチェ素子の凝縮面に接触して水分を吸着する吸着部材とからなることが好ましい。このとき、前記ペルチェ素子は、放熱部が前記サーマルヘッドに付けられていることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明は、ヘッド基板の端部下面または上面に形成された発熱素子アレイの発熱により、記録紙に画像を記録するサーマルヘッドにおいて、前記発熱素子アレイに対して、記録時における記録紙の相対送り方向の下流側で前記発熱素子アレイに近接させた位置にペルチェ素子を配置し、このペルチェ素子は放熱面が前記ヘッド基板に取り付けられていることを特徴として構成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のサーマルプリンタを示す概略図である。カラー感熱プリンタ１０には、長尺の感熱記録紙１１を巻き取った記録紙ロール１２がセットされている。給紙ローラ対１３は、感熱記録紙１１をサーマルヘッド１５に向けて給紙し、また記録紙ロール１２に向けて戻す。符号１６は排紙ローラ対、１７はカッタを示す。給紙ローラ対１３と排紙ローラ対１６は、記録中は感熱記録紙１１にバックテンションとフロントテンションを与える。
【００１３】
サーマルヘッド１５は、プラテンローラ１８上で感熱記録紙１１に圧接するプリント位置と、プラテンローラ１８から上方に離れる退避位置との間で揺動する。このプラテンローラ１８は、モータ１９によって回転され、サーマルヘッド１５との間で感熱記録紙１１をニップして記録方向Ａ及び戻し方向Ｂに搬送する。
【００１４】
光定着器２１は、イエロー定着用ランプ２２とマゼンタ定着用ランプ２３と、反射板２４とから構成される。イエロー定着用ランプ２２は、４２０ｎｍ付近に発光波長のピークを有する近紫外線を放射して、イエロー画像を光定着する。また、マゼンタ定着用ランプ２３は、３６５ｎｍ付近に発光波長のピークを有する紫外線を放射して、マゼンタ画像を光定着する。
【００１５】
感熱記録紙１１としては、支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層、および保護層を順次層設したものが用いられる。なお、各感熱発色層の間に中間層が設けられている。イエロー感熱発色層は、イエロー定着用ランプ２２から照射される近紫外線により発色能力が消失し、マゼンダ感熱発色層は、マゼンダ定着用ランプ２３から照射される紫外線により発色能力が消失する。プリント処理が終了した感熱記録紙１１は、カッタ１７によって未記録部分から切り離されて、サーマルプリンタ１０の外へ排出される。
【００１６】
サーマルヘッド１５のヘッド基板１５ａには、発熱素子アレイ１５ｂが記録紙の印画面に対向して形成されている。この発熱素子アレイ１５ｂは、感熱記録紙１１の幅方向にライン状に配列されている。サーマルヘッド１５の表面には、ヘッド基板１５ａ及び発熱素子アレイ１５ｂを覆うように、保護層が形成されている。この保護層は、酸化ケイ素ＳｉＯ_２や窒化ケイ素Ｓｉ_３Ｎ_４などから構成されている。
【００１７】
発熱素子アレイ１５ｂに対して、記録方向の下流側で発熱素子アレイ１５ｂに近接させて、感熱記録紙１１から蒸発する水分を凝縮して捕捉する凝縮捕捉手段としての冷却ローラ３１と吸着シート３２とを配置させている。吸着シート３２は、冷却ローラ３１に接触して水分を吸着する吸着部材として機能する。また、冷却ローラ３１と吸着シート３２は、感熱記録紙１１の印画面側に対向している。冷却ローラ３１は、そのローラ長が感熱記録紙１１の幅と概ね同等あるいはそれ以上である。冷却ローラ３１は、モータ１９により回転されている。冷却ローラ３１は、その内部を通水され、その表面は、サーマルヘッド１５やプラテンローラ１８、光定着器２１、排紙ローラ対対１６や印画後の感熱記録紙１１、または雰囲気温度よりも低温とされている。吸着シート３２は、冷却ローラ３１のローラ長さと同等あるいはそれ以上の長さをもって、その長さ方向で冷却ローラ３１に接触している。
【００１８】
次に、図１を参照してカラー感熱プリンタ１０の作用を簡単に説明する。印画処理が開始されると、給紙ローラ対１３が回転して感熱記録紙１１が繰り出され、その先端がフォトインタラプタ（図示せず）に検知されると、サーマルヘッド１５がプリント位置に変位し、感熱記録紙を圧接する。モータ１９によってプラテンローラ１８，給紙ローラ対１３，排紙ローラ対１６が回転すると、サーマルヘッド１５とプラテンローラ１８に狭持された感熱記録紙１１が記録方向Ａに搬送される。これと同時にサーマルヘッド１５が駆動され、イエロー画像が１ラインずつ記録される。
【００１９】
イエロー画像が記録された部分は、イエロー定着用ランプ２２を通過するときに照射される近紫外線によって光定着される。イエロー画像の記録が終了すると、サーマルヘッド１５が退避位置に変位する。また、イエロー画像の定着が終了すると、イエロー定着用ランプ２２が消灯する。そして、モータ１９の運転による給紙ローラ対１３，排紙ローラ対１６によって感熱記録紙１１が戻し方向Ｂに搬送され、イエロー画像記録エリアの記録開始位置を発熱素子が通過した後に、その搬送が停止される。次に、サーマルヘッド１５がプリント位置に変位し、この後にプラテンローラ１８は感熱記録紙１１を記録方向Ａに搬送し、この搬送に同期してサーマルヘッド１５が駆動され、イエロー画像の記録エリアに対して、マゼンダ画像の記録が行われる。
【００２０】
マゼンダ画像の記録中にマゼンダ定着用ランプ２３が点灯し、マゼンダ画像が光定着される。マゼンダ画像の記録と定着が終了すると、サーマルヘッド１５の退避とマゼンダ定着ランプの消灯とが行われる。その後、感熱記録紙１１が再び戻されてから、シアン画像の熱記録が行われる。シアン画像の記録後は、排紙ローラ対１６により印画部分が送り出された後にカッタ１７で、印画部分と未印画部分との境界で印画部分が切り離され、プリントが形成される。
【００２１】
この各色画像の記録中に、発熱素子アレイ１５ｂからの熱により、印画後の感熱記録紙１１の表面から水分が蒸発する。感熱記録紙１１は、印画された後サーマルヘッドの記録方向Ａへ排紙されるので、発生した水蒸気の大部分は、サーマルヘッド１５、特に発熱素子アレイ１５ｂの下流側に拡散する。拡散した水蒸気は、低温とされた冷却ローラ３１の表面で凝縮し、結露となる。冷却ローラ３１の表面を、サーマルヘッド１５やプラテンローラ１８、排紙ローラ対対１６や印画後の感熱記録紙１１、または雰囲気温度よりも低温とすることにより、結露はこの冷却ローラ３１の表面で促進されるため、サーマルヘッド１５や感熱記録紙１１の表面及びその周辺部材における結露は抑制される。
【００２２】
冷却ローラ３１の冷却は、冷却ローラ３１の内部に水を通すことによる方法に限定されず、水に代えて他の液を通す方法や、ペルチェ素子などの冷却手段を用いる方法でもよい。このとき、冷却ローラ３１を劣化させることのない、かつ取り扱いが平易で安価な液が好ましい。ただし、液の凝固点が雰囲気温度よりできるだけ低いものとすると水蒸気の凝縮を効果的に行うことができる。
【００２３】
なお、吸着部材としては、冷却ローラ３１に付着した水分を取り除くことができるものであればよく、吸着シート３２に代えて、吸着ローラや吸入管、吸入孔を多数有する吸入ヘッドなどが用いられる。あるいは、内部にこの水分を吸収する吸収部材に代えてもよい。好ましくは、その吸着速度や、吸着量、吸着保持量が大きなものとする。吸着シート３２は、その吸着限界能力に達する以前に、別の新たな吸着シートに交換されるが、吸着した水を除かれた後に再び使用に供されてもよい。また、本発明においては、吸着シート３２を冷却ローラ３１に接触させて配置させたが、冷却ローラ３１上での結露の水滴が成長してここから落下しないうちに吸着することができるものであれば、近接させた位置に配置させてもよい。
【００２４】
図２及び図３を用いて以下に本発明の別の実施形態を説明する。図２はサーマルヘッド１５及びその近傍の概略図であって、図３はその平面概略図である。図１と同様の部材については同じ符号を付し、説明を略す。ペルチェ素子５１は、サーマルヘッド１５のヘッド基板１５ａの下流側端面に設けられている。
【００２５】
ペルチェ素子５１は、異種の導体が結合されたもので、この結合面に電流を流すことによって温度差が生じるものである。このような現象は、ペルチェ効果と一般に呼ばれており、ペルチェ素子５１は、この現象を利用して対象物を冷却、あるいは加熱することができるものである。サーマルヘッド１５の下流側壁面に配されたペルチェ素子５１は、その放熱面５１ａがサーマルヘッド１５との接触面とされ、冷却面５１ｂが外部側とされる。ペルチェ素子５１は、サーマルヘッド１５との接触面を除く外表面５１ｃを覆うように二酸化ケイ素ＳｉＯ_２や窒化ケイ素Ｓｉ_３Ｎ_４を成分とする素材で被覆されている。本実施形態においては、予め作成されてその表面１５ｃを被覆されたサーマルヘッド１５にペルチェ素子５１を取り付けているが、サーマルヘッドを作成する際にペルチェ素子を設けてから、全体を覆うように被覆処理されたものとしてもよい。発熱素子アレイ１５ｂで生じた熱は、通電されたペルチェ素子５１によって排熱される。また、印画後の感熱記録紙１１からの水蒸気は、ペルチェ素子５１の冷却面５１ｂで凝縮し、結露が生じる。
【００２６】
このとき、ペルチェ素子５１の冷却面の温度が、サーマルヘッド１５や感熱記録紙１１、プラテンローラ１８、光定着器２１等の温度よりも低くなるようにする。これら周辺部材との温度差を設けることにより、ペルチェ素子５１の冷却面５１ｂにおいて、水蒸気の凝縮速度は特に促進されることになり、サーマルヘッド１５における特に発熱素子アレイ１５ｂ及びその近傍や、プラテンローラ１２、排紙ローラ対対２７、及び感熱記録紙１１等への結露を抑制することができる。なお、サーマルヘッド１５に放熱板（図示せず）が設けられている場合には、ペルチェ素子５１をこの放熱板に設置し、その場合には、放熱板との接触面をペルチェ素子の放熱面５１ａとするとよい。
【００２７】
吸着シート３２は、ペルチェ素子５１と接触するように設けられており、ペルチェ素子５１の冷却面５１ｂに生じた結露は、この吸着シート３２に捕捉される。また、接触に代えて、吸着シート３２とペルチェ素子５１との間に隙間を設け、この隙間で大きくなった水滴を吸着シート３２で吸着するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、本実施形態のように、サーマルヘッド１５の下流側にペルチェ素子５１の放熱面５１ａ側が対向するように配置すると、印画待機時などにサーマルヘッド１５への加熱効果を図ることができる。これにより、ペルチェ素子５１のサーマルヘッド１５側には、ヒーター効果が働き、印画前や印画間のインターバル時間が短縮され、消費電力の低減を図ることができるので効果的である。
【００２９】
なお、上記実施形態では、プラテンローラ１８と、給紙ローラ対１３及び排紙ローラ対１６からなる搬送ローラ対とによって感熱記録紙１１を往復移動させるようにしたが、この他に、搬送ローラ対のみ、またはプラテンローラ１８のみによって感熱記録紙１１を搬送して印画してもよい。また、上記実施形態では、１つのサーマルヘッド１５を用い、感熱記録紙１１を３回往復することでフルカラー画像を記録しているが、これに限られず、３つのサーマルヘッドにより感熱記録紙を一方向にのみ搬送するようにした３ヘッド１パス方式等のカラー感熱プリンタに本発明を適用してもよい。また、感熱記録方式のサーマルプリンタに限定されず、熱転写方式のものにも適用してもよい。
【００３０】
【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、印画後の感熱記録紙から発生する水蒸気が、サーマルヘッド及びその周辺部材に凝縮することによって発生する結露を防止し、感熱記録紙の印画面に対する結露付着を防ぐことができる。これにより、印画障害の発生が抑制され、高品質の写真画質プリントが得られる。さらに、水蒸気の凝縮捕捉手段としてペルチェ素子を用いることによって、サーマルヘッドに対するヒーター効果が働き、印画前や印画間のインターバル時間が短縮され、消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したカラー感熱プリンタの概略図である。
【図２】本発明の別の実施形態であるカラー感熱プリンタの概略図である。
【図３】図２におけるカラー感熱プリンタの要部平面図である。
【符号の説明】
１０カラー感熱プリンタ
１１感熱記録紙
１５サーマルヘッド
１５ａヘッド基板
１５ｂ発熱素子アレイ
３１冷却ローラ
３２吸着シート
５０サーマルプリンタ
５１ペルチェ素子
５１ａ放熱面

Claims

サーマルヘッドの発熱素子アレイを発熱させて記録紙に画像を記録するサーマルプリンタにおいて、
前記発熱素子アレイに対して、記録時における記録紙の相対送り方向の下流側で前記発熱素子アレイに近接させて配置され、記録紙から蒸発する水分を凝縮して捕捉する凝縮捕捉手段を有することを特徴とするサーマルプリンタ。
前記凝縮捕捉手段は、冷却ローラと、この冷却ローラに接触して水分を吸着する吸着部材とからなることを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタ。
前記凝縮捕捉手段は、前記発熱素子アレイに近接して前記サーマルヘッドに配置されるペルチェ素子と、このペルチェ素子の凝縮面に接触して水分を吸着する吸着部材とからなることを特徴とする請求項１記載のサーマルプリンタ。
前記ペルチェ素子は、放熱部が前記サーマルヘッドに付けられていることを特徴とすることを特徴とする請求項３記載のサーマルプリンタ。
ヘッド基板の端部下面または上面に形成された発熱素子アレイの発熱により、記録紙に画像を記録するサーマルヘッドにおいて、
前記発熱素子アレイに対して、記録時における記録紙の相対送り方向の下流側で前記発熱素子アレイに近接させた位置にペルチェ素子を配置し、このペルチェ素子は放熱面が前記ヘッド基板に取り付けられていることを特徴とするサーマルヘッド。