JP2005144704A - サーマルヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 副走査方向における解像度と隣接ラインの繋がりのどちらも良好な画像を得ることができる。
【解決手段】 サーマルヘッドは、複数の発熱素子３６からなる発熱素子アレイ１４ａを備えている。発熱素子アレイ１４ａは、主走査方向に沿ったライン画像を記録する。１画素は、副走査方向に沿って配列された３つの発熱素子３６から構成される。主走査方向には、これら３つの発熱素子３６を１組とした複数組の素子セット３９が配列される。このため、１画素内における副走査方向の温度分布がフラットになるので、解像度を犠牲にすることなく隣接するライン画像の繋がりを良好にすることができる。また、各発熱素子３６は、平面形状が六角形をしており、主走査方向の隣接する画素の端部が重なり合うようにハニカム状に配列されている。このため、主走査方向の隣接画素の繋がりもよい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、感熱プリンタに用いられるサーマルヘッドに関するものである。

サーマルヘッドは、主走査方向に配列された複数の画素からなるライン画像を熱記録する発熱素子アレイを備えている。カラー感熱プリンタは、熱記録材料であるカラー感熱記録紙（以下、記録紙という）をその幅方向が前記主走査方向と一致するように搬送路に給紙し、前記主走査方向と直交する搬送方向に移動させながら、前記発熱素子アレイを発熱させることによって１画面分の画像をライン記録する。記録紙は、周知のように、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が順に形成されている。記録紙は、これら各感熱発色層をサーマルヘッドで順次加熱することにより選択的に発色させ各色の画像を面順次に記録する。

発熱素子アレイは、複数の発熱素子を主走査方向に配列したものであり、１つの発熱素子が１画素を構成している。各発熱素子は、その平面形状が矩形状をしている。１個の発熱素子内の温度分布は、素子の面内で均一ではなく、中央部が高く端に向かうにつれて低くなる。各発熱素子の温度分布は１画素内の濃度分布に対応するため、各画素の中央部では濃度が濃く、端に向かうにつれて薄くなる。このため、隣接画素との境界域では濃度が薄くなるため、解像度はよくなる反面、隣接画素のつながりが悪く（隣接画素との隙間が大きくなる）なってしまう。解像度と隣接画素のつながりは、一般にトレードオフの関係にあるが、これらは両方とも良好なプリント画質を得るための重要な要素であるため、良好なプリント画質を得るには、相反するこれらの要素を高いレベルでバランスさせることが必要になる。

下記特許文献１及び２のサーマルヘッドでは、隣接画素間の境界域の発色濃度が上がるように、発熱素子の平面形状を平行四辺形にするとともに、隣接する発熱素子の端部をオーバーラップさせて配列することで、主走査方向の隣接画素間の繋がりをよくしている。主走査方向においては、隣接する発熱素子をオーバーラップさせても、各発熱素子間にギャップがあるため、解像度の大きな低下にはつながらない。このため、主走査方向においては、この方法により、解像度を犠牲にすることなく、隣接素子間の繋がりを改善することができる。

特開平７−１７１９４０号公報 特開平７−２２７９８４号公報

しかしながら、上記方法によれば、主走査方向においては解像度と隣接画素との繋がりのどちらについても良好な画質が得られるものの、隣接画素をオーバーラップさせる方法では、副走査方向については同様の効果を得ることができない。というのは、副走査方向においては、各発熱素子の副走査方向の長さに合わせて記録紙の搬送距離が決まるので、主走査方向と比較して画素間のギャップが少ない。そこで、主走査方向と同様に、副走査方向において隣接するラインの境界域のオーバーラップを多くすると、隣接ラインのつながりは改善されるものの、解像度の著しい低下を招いてしまう。

本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、副走査方向における解像度と隣接ラインの繋がりのどちらも良好な画像を得ることができるサーマルヘッドを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のサーマルヘッドは、基板上に、主走査方向に沿って配列された複数の画素からなるライン画像を熱記録する発熱素子アレイを備え、熱記録材料を前記主走査方向と直交する副走査方向に搬送させながら１画面分の画像をライン記録するサーマルヘッドにおいて、前記発熱素子アレイは、副走査方向に配列された複数の発熱素子が１画素を構成しており、これら１画素に対応する素子セットが主走査方向に複数個配列されていることを特徴とする。

なお、前記各発熱素子は、その平面形状が六角形であり、主走査方向に隣接する画素の端部がオーバーラップするようにハニカム状に配列されることが好ましい。

なお、前記各発熱素子の中央部に、電流を両側端部に流すための孔を形成してもよい。

本発明は、本発明のサーマルヘッドは、基板上に、主走査方向に沿って配列された複数の画素からなるライン画像を熱記録する発熱素子アレイを備え、熱記録材料を前記主走査方向と直交する副走査方向に搬送させながら１画面分の画像をライン記録するサーマルヘッドにおいて、前記発熱素子アレイは、副走査方向に配列された複数の発熱素子が１画素を構成しており、これら１画素に対応する素子セットが主走査方向に複数個配列されているから、副走査方向における解像度と隣接ラインの繋がりのどちらも良好な画像を得ることができる。

図１は、本発明のサーマルヘッドを内臓したカラー感熱プリンタ１０の概略構成を示す。カラー感熱プリンタ１０には、長尺の記録紙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１３は、記録紙１１をサーマルヘッド１４に向けて給紙する。給紙された記録紙１１は、搬送ローラ１６，１７，１８にニップされて記録方向と戻し方向とに搬送されながら、３色の画像が面順次に熱記録される。搬送ローラ１６，１７，１８及び給紙ローラ１３は、駆動モータによって駆動される。記録済みの記録紙１１は、図示しないカッタによって所定の長さのシートに切り離される。記録紙１１の未記録部分は、搬送ローラ１６，１７，１８及び給紙ローラ１３によって、再び記録紙ロール１２に巻き戻される。

記録紙１１は、周知のとおり、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、透明な保護層を順次層設したものである。各感熱発色層は、より深層の感熱発色層ほど熱感度が低い。最上層のイエロー感熱発色層の熱感度が最も高く、最も小さい熱エネルギーで発色し、最下層のシアン感熱発色層の熱感度が最も低く、最も大きな熱エネルギーで発色する。また、イエロー感熱発色層及びマゼンタ感熱発色層には、それぞれ特有の波長の定着光により発色能力が消失する光定着性が与えられており、より深層の感熱発色層を加熱したときに上層の感熱発色層が発色することがないようにしている。

サーマルヘッド１４は、主走査方向に延びたライン画像を熱記録する発熱素子アレイ１４ａを備えており、この発熱素子アレイ１４ａを記録紙１１に圧接した状態で発熱させることにより各色の感熱発色層を面順次に加熱して発色記録する。サーマルヘッド１４に対向する位置には、プラテンローラ２１が配置されている。サーマルヘッド１４は、プラテンローラ２１に接近して発熱素子アレイ１４ａを記録紙１１に圧接する記録位置と、発熱素子アレイ１４ａを前記プリント位置から退避させて、プラテンローラ２１との間に所定の間隔を空ける退避位置との間で揺動する。給紙時には、サーマルヘッド１４は、退避位置に位置しており、給紙された記録紙１１がサーマルヘッド１４とプラテンローラ２１との間を通過した後、記録位置に揺動して、該ローラ２１とともに記録紙１１をニップする。

この状態で発熱素子アレイ１４ａが１ライン分の画像を熱記録すると、記録紙１１が前記１ライン分の画像の幅に応じた距離だけ、主走査方向と直交する副走査方向に搬送された後、次のライン画像が熱記録される。これを繰り返すことにより１画面分の画像の熱記録が行われる。

光定着器２２は、イエロー定着用ランプ２３とマゼンタ定着用ランプ２４と反射板２６とから構成される。イエロー定着用ランプ２３は、記録紙１１にイエロー画像がプリントされるときに点灯し、約４２０ｎｍ付近に発光波長のピークを有する青紫色の可視光（イエロー定着光）を照射してイエロー画像の定着処理をする。マゼンタ定着用ランプ２４は、記録紙１１にマゼンタ画像がプリントされるときに点灯し、約３６５ｎｍ付近に発光波長のピークを有する近紫外線（マゼンタ定着光）を照射してマゼンタ画像の定着処理をする。

記録紙１１が給紙されると、記録紙１１を記録方向に搬送させながら、１画面分のイエロー画像の熱記録が行われる。この熱記録の開始とともに、イエロー定着用ランプ２３が点灯し、記録紙１１のイエロー画像の記録済み部分が順次光定着器２２に送られて、イエロー感熱発色層の光定着がなされる。イエローの光定着が終了すると、記録紙１１は、その記録エリアの記録開始位置がサーマルヘッド１４に達するまで戻し方向に搬送される。この後、イエロー画像と同様の手順でマゼンタ画像の熱記録及び光定着が行われる。マゼンタの光定着が終了すると、記録紙１１は、再び戻し方向に搬送されて、その記録開始位置がサーマルヘッド１４に達するまで戻された後、記録方向に搬送されながらシアン画像が熱記録される。こうして３色の画像が面順次に記録されてフルカラー画像が得られる。

図２に示すように、サーマルヘッド１４は、ヘッド基板３１上に、グレーズドガラスによってグレーズ層３４が形成されている。ヘッド基板３１は、アルミナ基板３１ａとこのアルミナ基板３１ａ上に形成されたセラミック基板３１ｂとからなり、グレーズ層３４はセラミック基板３１ｂ上に形成される。このグレーズ層３４の一部には、シリンドリカル突条に膨出された部分グレーズ３４ａが形成される。この部分グレーズ３４ａの長手方向は、主走査方向（記録紙の幅方向）に一致しており、この部分グレーズ３４ａの頂上付近に、発熱素子アレイ１４ａが形成される。

部分グレーズ３４ａ上には、各記録用発熱素子３６と接続されるリード電極３８が形成されており、これらのリード電極３８は、ヘッド基板３１に取り付けられたプリント基板（図示せず）に接続される。プリント基板には、各発熱素子への通電を制御するドライバＩＣが取り付けられている。また、ヘッド基板３１には、プリント基板を保護するとともに記録紙１１の進路を案内するヘッドカバー４１（図１参照）が取り付けられる。

図３に示すように、発熱素子アレイ１４ａは、主走査方向と副走査方向に配列された複数の発熱素子３６から構成される。副走査方向には、３つの発熱素子３６が配列されており、これら３つの発熱素子３６からなる１組の素子セット３９が、それぞれ１画素を構成している。主走査方向には、複数の素子セット３９が配列されており、これらによりライン画像が熱記録される。

リード電極３８は、プラス側の共通電極３８ａと、マイナス側の個別電極３８ｂからなり、それぞれドライバＩＣに接続されている。前記素子セット３９を構成する３つの発熱素子３６は、電極３８ｃを介して直列に接続されており、各個別電極３８ｂは、前記各素子セット３９毎に接続されている。ドライバＩＣは、各画素の濃度に応じて各々に対応する各個別電極３８ｂの印加電圧を制御しながら発熱素子アレイ１４ａを駆動する。

図４（Ａ）は、本発明の発熱素子アレイ１４ａの副走査方向の温度分布を示し、図４（Ｂ）は、従来の発熱素子アレイ１０１の副走査方向の温度分布を示す。従来の発熱素子アレイ１０１では、１画素を１つの発熱素子１０２で構成しており、その発熱素子１０２は、副走査方向の長さ（以下、素子長という）が長い長方形をしている。このため、副走査方向の温度分布は、図４（Ｂ）のグラフに示すように、中央部をピークとして、そこから両端に向かって下降する。これに対して、図４（Ａ）に示すように、本発明の発熱素子アレイ１４ａは、１画素が３つの発熱素子３６から構成されているので、その副走査方向の温度分布が、副走査方向の全域に渡ってフラットになる。

素子セット３９は、このようなフラットな温度分布を示すため、これによって記録されるライン画像は、隣接するライン画像との境界付近において、濃度が薄くなることがなくなり、ライン間の繋がりがよくなる。しかも、隣接するライン画像をオーバーラップさせることなく繋がりを向上させることができるので、解像度の低下が少ない。また、温度分布がフラットになるので、画素の周縁部における濃度低下が改善されるので、記録紙の使用効率も向上する。

また、複数の発熱素子３６が１画素を構成することになるので、１つの発熱素子３６の素子長を短くすることができる。素子長が短くなると、エネルギー効率（供給電力に対する発熱量）が上がるという効果がある反面、ピーク温度が高くなり、記録紙表面への熱ダメージが大きくなってしまうという懸念がある。しかし、本発明では、１画素を複数の発熱素子３６から構成されているので、１個当たりの発熱素子３６の発熱が抑えられるため、そうした心配は無い。

また、各発熱素子３６は、その形状が六角形をしており、主走査方向に隣接する素子の境界付近が互いにオーバーラップするようにハニカム状に配列されている。こうすることで、主走査方向の解像度と隣接画素の繋がりの両方をバランスよく向上させることができる。各発熱素子３６のサイズ，主走査方向及び副走査方向の配列ピッチとの関係の例としては、例えば、図３（Ｂ）に示すように、各発熱素子３６の主走査方向の配列ピッチをＬとすると、１つの発熱素子３６の素子長ａは、０．６Ｌ〜１．２Ｌ程度が好ましく、隣接する発熱素子３６の副走査方向の間隔ｂは、０．０５ａ〜０．２ａ程度が好ましい。また、主走査方向の発熱素子３６のオーバーラップｃは、０．１Ｌ〜０．３Ｌ程度が好ましい。

こうした発熱素子アレイ１４ａは、従来の発熱素子アレイと同様に、部分グレーズ３４ａ上に発熱抵抗膜５１及び電極膜５２（図４参照）を製膜した後、これらをエッチングすることによって形成される。まず、部分グレーズ３４ａの全面に塗布された発熱抵抗膜５１及び電極膜５２の両方を一緒にエッチングして電極パターン及び各発熱素子の外形を象る。次に、電極膜５２の一部をエッチングして各発熱素子３６を形成する。

以下、上記構成による作用について説明する。カラー感熱プリンタ１０に対してプリント指示を与えると、記録紙１１が搬送路に給紙される。給紙された記録紙１１は、搬送ローラ１６，１７によって副走査方向に搬送されながら、サーマルヘッド１４によって画像がライン記録される。発熱素子アレイ１４ａは、副走査方向に配列された複数の発熱素子３６が１画素を構成しているため、記録された画像は、副走査方向の解像度及び隣接するライン画像の繋がりがともに良好に仕上がる。また、各発熱素子３６は、主走査方向においてその端部がオーバーラップして配列されているので、主走査方向の解像度及び隣接画素の繋がりもよい。

上記実施形態では、発熱素子の形状を六角形としているが、この場合、リード電極の幅よりも横に張り出した発熱素子の側端部には電流が流れにくく、その中央部と比較して発熱量が低下する懸念がある。そこで、図５に示す発熱素子アレイ６１のように、発熱素子６２の中央部に孔６３を形成することにより、発熱素子６２の両側端部へ電流を流れやすくしてもよい。この孔６３のサイズは、その径をｄとすると、例えば、ｄ＝０．２Ｌ〜０．５Ｌ程度であることが好ましい。

また、上記実施形態では、発熱素子の形状を六角形とし、隣接する画素の端部がオーバーラップするようにハニカム状に配列しているが、発熱素子の形状はもちろん他の形状でもよい。図６に示す発熱素子アレイ７１は、発熱素子７２の形状を矩形にした例である。こうしても、副走査方向に配列された複数の発熱素子７２により、１画素が構成されるから、副走査方向の解像度及び繋がりは改善される。また、複数の発熱素子７２によって１画素を記録するため、１個の発熱素子７２の素子長を短くすることができるので、エネルギー効率が改善される。

また、３つ発熱素子から１画素を構成する例で説明したが、発熱素子の数は、２つでもよいし、また４つ以上でもよく、１個の発熱素子の素子長や画素の大きさに応じて適宜選択される。

カラー感熱プリンタの概略構成図である。 サーマルヘッドの要部外観図である。 発熱素子アレイの平面図である。 発熱素子アレイの副走査方向の温度分布を示すグラフである。 発熱素子の中央部に孔を形成した発熱素子アレイの説明図である。 発熱素子の形状が矩形である発熱素子アレイの説明図である。

符号の説明

１０ カラー感熱プリンタ
１１ 記録紙
１４ サーマルヘッド
１４ａ 発熱素子アレイ
２１ プラテンローラ
３６ 発熱素子

Claims (3)

1. 基板上に、主走査方向に沿って配列された複数の画素からなるライン画像を熱記録する発熱素子アレイを備え、熱記録材料を前記主走査方向と直交する副走査方向に搬送させながら１画面分の画像をライン記録するサーマルヘッドにおいて、
   前記発熱素子アレイは、副走査方向に配列された複数の発熱素子が１画素を構成しており、これら１画素に対応する素子セットが主走査方向に複数個配列されていることを特徴とするサーマルヘッド。
2. 前記各発熱素子は、平面形状が六角形をしており、主走査方向に隣接する画素の端部がオーバーラップするようにハニカム状に配列されていることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッド。
3. 前記各発熱素子の中央部に、孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のサーマルヘッド。

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