JP2005199611A - Thermal head and thermal printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーマルヘッド及び感熱プリンタに関し、更に詳しくは、異なる色に発色する複数の感熱発色層を備えた感熱記録材料への印画に用いられるサーマルヘッド及び感熱プリンタに関するものである。 The present invention relates to a thermal head and a thermal printer, and more particularly to a thermal head and a thermal printer used for printing on a thermal recording material having a plurality of thermal coloring layers that develop different colors.
シアン, マゼンタ, イエローに発色する感熱発色層を支持体上に順に層設したカラー感熱記録紙が本出願人により製造・販売されている。このカラー感熱記録紙は、最下層の感熱発色層(シアン)ほど熱感度が低くなるように設定され、かつ最上層(イエロー)と中間層(マゼンタ)の感熱発色層に対しては紫外線に対する定着性が付与されている。そのため、カラー感熱記録紙に印加される熱エネルギーを調整し、かつ次層の感熱発色層への印画の前に、印画済みの感熱発色層を定着することによって、上層から順に各感熱発色層を発色させることができる。また、このカラー感熱記録紙を使用してフルカラープリントが得られるようにしたカラー感熱プリンタも本出願人により製造・販売されている。 A color heat-sensitive recording paper in which a heat-sensitive color-developing layer that develops cyan, magenta, and yellow is formed on a support in this order is manufactured and sold by the present applicant. This color thermal recording paper is set so that the thermal sensitivity of the lowermost thermal coloring layer (cyan) is lower, and the uppermost (yellow) and intermediate (magenta) thermal coloring layers are fixed to ultraviolet rays. Sex has been granted. Therefore, by adjusting the thermal energy applied to the color thermal recording paper, and fixing the printed thermal coloring layer before printing on the next thermal coloring layer, each thermal coloring layer is formed in order from the upper layer. Can develop color. Further, a color thermal printer that can obtain a full color print using the color thermal recording paper is also manufactured and sold by the present applicant.
カラー感熱プリンタは、カラー感熱記録紙を副走査方向に沿って搬送する間に、主走査方向に沿って配置されたサーマルヘッドを圧接させて、カラー感熱記録紙の所定の領域に印画を行なう。サーマルヘッドには、主走査方向の各画素に対応する複数の発熱素子が設けられており、これらの発熱素子を印画する画像に合わせて発熱させることで、各感熱発色層が発色して印画が行なわれる。イエロー感熱発色層への印画後と、マゼンタ感熱発色層への印画後には、定着装置を用いてカラー感熱記録紙に紫外線が照射され、次の層の感熱発色層への熱記録時に発色しないように定着している。 The color thermal printer performs printing on a predetermined area of the color thermal recording paper by pressing the thermal head arranged along the main scanning direction while conveying the color thermal recording paper along the sub-scanning direction. The thermal head is provided with a plurality of heating elements corresponding to the respective pixels in the main scanning direction, and by generating heat in accordance with the image to be printed, these heat-sensitive coloring layers develop colors and prints. Done. After printing on the yellow thermosensitive coloring layer and after printing on the magenta thermosensitive coloring layer, the color thermosensitive recording paper is irradiated with ultraviolet rays using a fixing device so that no color develops during thermal recording on the next thermosensitive coloring layer. Has been established.
上記定着装置では、紫外線ランプやLEDが光源に用いられている(例えば、特許文献1及び2参照)。これらの紫外線ランプやLEDは発熱量が大きく、カラー感熱プリンタの筐体内の環境温度に大きな影響をもたらす。そのため、放熱フィンや、放熱ファン等の冷却機構を必要としていた。 In the fixing device, an ultraviolet lamp or LED is used as a light source (see, for example, Patent Documents 1 and 2). These ultraviolet lamps and LEDs generate a large amount of heat, and have a great influence on the environmental temperature in the housing of the color thermal printer. Therefore, a cooling mechanism such as a heat radiating fin or a heat radiating fan is required.
しかしながら、定着装置に冷却機構を設けると、カラー感熱プリンタが大型化し、かつコストアップする。また、冷却ファン等を使用した場合には、消費電力量が上昇し、動作音も大きくなる。更に、省エネルギー化の観点から、定着装置の発熱を印画に利用できないかが考慮されていた。 However, if the fixing device is provided with a cooling mechanism, the color thermal printer becomes larger and the cost increases. In addition, when a cooling fan or the like is used, the power consumption increases and the operation sound increases. Furthermore, from the viewpoint of energy saving, it has been considered whether the heat generated by the fixing device can be used for printing.
本発明は、上記課題を解決するためのもので、定着装置の冷却機構によるカラー感熱プリンタの大型化,コストアップ,消費電力アップを防止し、かつ定着装置の発熱を印画に利用できるようにすることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and prevents an increase in size, cost, and power consumption of a color thermal printer by a fixing device cooling mechanism, and allows the heat generated by the fixing device to be used for printing. For the purpose.
本発明のサーマルヘッドは、感熱記録材料の複数の感熱発色層に対応して設けられた複数の印画部と、各感熱発色層に対応した波長域の紫外線を照射する複数の定着部とを共通の台板上に取り付けたものである。 The thermal head of the present invention has a plurality of printing portions provided corresponding to a plurality of heat-sensitive color developing layers of a heat-sensitive recording material and a plurality of fixing portions that irradiate ultraviolet rays in a wavelength region corresponding to each heat-sensitive color developing layer. It is attached on the base plate.
また、台板はアルミニウムで形成した。更に、定着部の光源としてLEDを用いた。また、台板に印画部と定着部との熱を放熱する放熱板を取り付けた。更に、印画部を傾斜させて台板に取り付けた。 The base plate was made of aluminum. Further, an LED was used as a light source for the fixing unit. Further, a heat radiating plate for radiating heat from the printing unit and the fixing unit was attached to the base plate. Furthermore, the printing part was inclined and attached to the base plate.
また、本発明の感熱プリンタは、上述したサーマルヘッドと、このサーマルヘッドの各印画部に対応して設けられ、各印画部と感熱記録材料との当接を支持するプラテンと、感熱記録材料を搬送する搬送手段とから構成した。 The thermal printer of the present invention comprises the above-described thermal head, a platen provided corresponding to each printing portion of the thermal head, and supporting the contact between each printing portion and the thermal recording material, and a thermal recording material. It comprised from the conveyance means to convey.
本発明のサーマルヘッド及び感熱プリンタは、印画部と定着部とを共通の台板、例えば熱伝導率の高いアルミニウム製の台板上に取り付けたので、両者の冷却を共通して行なうことができ、省スペース化及び低コスト化を図ることができる。また、印画部と定着部とを別々に設けた場合よりも小型化することができる。更に、定着部から発せられた熱を印画に利用できるので、消費電力を低減することができる。 In the thermal head and the thermal printer according to the present invention, since the printing unit and the fixing unit are mounted on a common base plate, for example, an aluminum base plate having high thermal conductivity, both can be cooled in common. Thus, space saving and cost reduction can be achieved. Further, the size can be reduced as compared with the case where the printing unit and the fixing unit are provided separately. Further, since heat generated from the fixing unit can be used for printing, power consumption can be reduced.
また、印画部を傾斜させて台板に取り付けるようにしたので、各印画部間の間隔を小さくしてサーマルヘッドをより小型化することができる。 In addition, since the printing portions are inclined and attached to the base plate, the thermal head can be further miniaturized by reducing the interval between the printing portions.
図1は、本発明を実施したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。このカラー感熱プリンタ2は、記録材料として長尺のカラー感熱記録紙3を使用する。カラー感熱記録紙3は、巻芯4aの外周にロール状に巻かれた記録紙ロール4の形態でカラー感熱プリンタ2にセットされる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a color thermal printer embodying the present invention. The color thermal printer 2 uses a long color
図2に示すように、カラー感熱記録紙3は、支持体6上にシアン感熱発色層7,マゼンタ感熱発色層8,イエロー感熱発色層9,保護層10が順次層設されている。感熱発色層として最上層となるイエロー感熱発色層9は、熱感度が最も高く設定され、小さな熱エネルギでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層7は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギでシアンに発色する。また、イエロー感熱発色層9は、420nmの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層8は、イエロー感熱発色層9とシアン感熱発色層7との中間程度の熱エネルギでマゼンタに発色し、365nmの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。なお、例えばブラック感熱発色層を設けて4層構造にしたカラー感熱記録紙を使用することもできる。
As shown in FIG. 2, the color
カラー感熱プリンタ2にセットされた記録紙ロール4の外周面には、搬送モータ13によって回転される給紙ローラ14が当接する。搬送モータ13は、パルスモータであり、モータドライバ15から入力されたパルスによって駆動される。給紙ローラ14が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール4は図中時計方向に回転し、カラー感熱記録紙3が記録紙ロール4から送り出される。逆に、給紙ローラ14が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール4は図中反時計方向に回転してカラー感熱記録紙3を巻き戻す。
A
記録紙ロール4から送り出されたカラー感熱記録紙3は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、カラー感熱記録紙3を挟み込んで搬送する搬送ローラ対18が配置されている。搬送ローラ対18は、搬送モータ13によって回転されるキャプスタンローラ18aと、このキャプスタンローラ18aに圧接するピンチローラ18bとからなり、カラー感熱記録紙3を副走査方向である図中左方のA方向(給紙方向)と、図中右方のB方向(巻戻方向)とに往復搬送する。搬送ローラ対18のA方向下流側には、印画済みのカラー感熱記録紙3をプリンタ2外に排出する排紙口21が設けられている。
The color
記録紙ロール4と搬送ローラ対18との間には、搬送経路の上方に配置されたサーマルヘッド24と、このサーマルヘッド24に向き合うように搬送経路の下方に配置されたプラテンローラ25,26,27とが設けられている。
Between the
サーマルヘッド24は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属で形成された台板30と、この台板30の下面に取り付けられたイエロー印画部31,マゼンタ印画部32,シアン印画部33と、イエロー印画部31とマゼンタ印画部32との間に配置されたイエロー定着部34と、マゼンタ印画部32とシアン印画部33との間に配置されたマゼンタ定着部35と、台板30の上に取り付けられた放熱板36とからなる。台板30には、この台板30の温度を測定する温度センサ37が組み込まれている。
The thermal head 24 includes, for example, a
図3に示すように、イエロー印画部31は、セラミックやアルミナ,アルミナセラミック等で形成されたヘッド基板31aと、このヘッド基板31aの下面に設けられた発熱素子アレイ31bと、発熱素子アレイ31bを構成する多数の発熱素子を個別に制御する制御IC31cとからなる。発熱素子アレイ31bは、カラー感熱記録紙3の搬送方向に直交する主走査方向に沿って多数の発熱素子がライン状に配列されたものである。なお、マゼンタ印画部32及びシアン印画部33は、イエロー印画部31と同構成であるため、詳しい説明は省略する。
As shown in FIG. 3, the yellow printing unit 31 includes a
イエロー定着部34は、基板34b上に多数のイエロー用発光ダイオード(Y−LED)34aを主走査方向に沿って複数列に配列したもので、420nmの近紫外線を放射して、イエロー感熱発色層9が加熱されても発色しないように定着する。また、副走査方向における各Y−LED34a間の光量不足を補うために、主走査方向の各列は、図4に示すように、Y−LED34aの半ピッチ分ずつずらして配列され、副走査方向において千鳥状になるように配列されている。なお、マゼンタ定着部35は、発光ダイオードとして、365nmの紫外線を放射するマゼンタ用発光ダイオード(M−LED)35aを使用している点以外は、イエロー用定着部34と同構成であるため、詳しい説明は省略する。
The
放熱板36は、アルミニウム等の熱伝導率の高い材質で形成されており、台板30の上面に取り付けられるスプレッド部36aと、このスプレッド部36aの上面に垂直に立設された多数のフィン部36bとからなる。この放熱板36は、台板30に伝わった各印画部31〜33及び定着部34,35の熱を放熱して冷却する。
The heat radiating plate 36 is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum, and has a spread
プラテンローラ25〜27は、回転自在とされている。また、プラテンローラ25〜27は上下方向において移動自在とされ、図示しないバネによってサーマルヘッド24の各印画部31〜33の発熱素子アレイ31b〜33bに圧接する方向に付勢されている。これらのプラテンローラ25〜27は、給紙時及び排紙時には、カムやソレノイド等からなるシフト機構によって下降され、サーマルヘッド24との間に隙間を形成する。
The
カラー感熱記録紙3は、印画時に搬送ローラ対18によってA方向に搬送される際に、発熱素子アレイ31b〜33bとプラテンローラ25〜27との間に挟み込まれる。各発熱素子アレイ31b〜33bの各発熱素子は、ヘッドドライバ40に入力された駆動データに基づいて発熱し、カラー感熱記録紙3の各感熱発色層7〜9を発色させる。プラテンローラ25〜27は、カラー感熱記録紙3の搬送に応じて従動回転し、カラー感熱記録紙3と発熱素子アレイ31b〜33bとの当接状態を安定させる。また、イエロー定着部34及びマゼンタ定着部35は、LEDドライバ41によって各LEDを発光させ、印画済みの各感熱発色層を定着する。なお、発光ダイオードから放射される光は、指向性が高く発散が少ないため、未記録の感熱発色層を定着させてしまうことはない。
The color
このように、一つの台板30に3個の印画部31〜33と2個の定着部34,35とを取り付けてサーマルヘッド24を一体化したので、カラー感熱プリンタ2の構成を簡略化することができる。また、従来の3ヘッドタイプのカラー感熱プリンタでは、各サーマルヘッドとプラテンローラとの位置調整と、各サーマルヘッド間の位置調整とを交互に複数回行なう必要があったが、本実施形態のサーマルヘッドでは、各印画部間の位置調整は、サーマルヘッド24の組み立て時に行なうことができるので、簡略化することができる。更に、各定着部34,35からの発熱は、台板30を通して各印画部31〜33に伝達されるため、各定着部34,35の熱を印画に利用することができ、省エネルギー化を図ることができる。また、サーマルヘッド34の冷却効率を高めるために冷却ファンなどを設置する場合にも、共通の放熱板36を冷却すればよいので、少ない冷却ファンで効率的に冷却を行なうことができる。
As described above, since the three print units 31 to 33 and the two fixing
搬送ローラ対18のA方向下流側には、カラー感熱記録紙3の先端を検出する光学センサ44が組み込まれている。光学センサ44のA方向下流側には、カラー感熱記録紙3を幅方向でカットするカッター46が配置されている。このカッター46は、搬送経路の下方に固定配置された固定刃46aと、搬送経路の上方に配置され、カッタ駆動機構47によって上下方向で移動自在とされた移動刃46bとからなり、固定刃46aと移動刃46bとでカラー感熱記録紙3を挟み込んでカットする。
An
カラー感熱プリンタ2の各部は、システムコントローラ50によって制御されている。システムコントローラ50は、例えば、制御プログラムや制御データが記録されたROMや、ROMから読み出された制御プログラムや制御データを一時的に記録する作業領域となるRAMや、制御プログラムに基づいて各種演算処理を行なうCPU等からなる。
Each part of the color thermal printer 2 is controlled by the
次に、上記実施形態の作用について説明する。印画開始操作が行なわれると、搬送モータ13の正転によって給紙ローラ14が反時計方向に回転され、カラー感熱記録紙3が記録紙ロール4からA方向に送り出される。カラー感熱記録紙3の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対18にニップされ、更にA方向下流側に搬送される。カラー感熱記録紙3の先端が光学センサ44によって検出されると、搬送モータ13の回転がいったん停止される。以後、搬送モータ13に供給されているパルスがカウントされ、このカウント値によってカラー感熱記録紙3の搬送位置がシステムコントローラ50に特定される。
Next, the operation of the above embodiment will be described. When the printing start operation is performed, the feeding
システムコントローラ50は、シフト機構を制御してプラテンローラ25〜27を上昇させ、各印画部31〜33の発熱素子アレイ31b〜33bとの間にカラー感熱記録紙3を挟み込む。サーマルヘッド24のイエロー印画部31は、ヘッドドライバ40に入力されたイエロー画像用の駆動データに基づいて各発熱素子を発熱させ、カラー感熱記録紙3のイエロー感熱発色層9にイエロー画像を1ライン分印画する。また、搬送モータ13は正転を再開し、カラー感熱記録紙3を印画の1ライン分ずつA方向に搬送する。これを繰り返すことにより、カラー感熱記録紙3の1画面分の記録エリア内にイエロー画像が印画される。
The
イエロー画像の印画開始と同時に、LEDドライバ41は、イエロー定着部34の多数のY−LED34aを発光させ、イエロー感熱発色層9の定着を行なう。なお、発光ダイオードから放射される光は、指向性が高く発散が少ないため、未記録のイエロー感熱発色層を定着させてしまうことはない。
Simultaneously with the start of printing of the yellow image, the
カラー感熱記録紙の記録エリアの先端がマゼンタ印画部32に到達すると、マゼンタ印画部32は発熱素子アレイ32bの各発熱素子を発熱させてマゼンタ画像を印画する。また、これと同時にマゼンタ定着部35のM−LED35aが点灯され、マゼンタ感熱発色層8が定着される。
When the leading end of the recording area of the color thermal recording paper reaches the magenta printing unit 32, the magenta printing unit 32 prints a magenta image by causing each heating element of the heating element array 32b to generate heat. At the same time, the M-
カラー感熱記録紙の記録エリアの先端がシアン印画部33に到達すると、シアン印画部33は発熱素子アレイ33bの各発熱素子を発熱させてシアン画像を印画する。なお、シアン感熱発色層7は、最後に印画が行なわれること、通常の保管状態では発色しない熱感度に設定されていることから、定着性は付与されていない。
When the leading end of the recording area of the color thermal recording paper reaches the
サーマルヘッド24の各印画部31〜33、及び各定着部34,35から発せられた熱は、アルミニウム製の台板30に伝達され、放熱板36から放熱される。また、システムコントローラ50は、各印画部31〜33及び各定着部34,35の熱が伝達された台板30の温度を温度センサ37によって測定し、この温度に基づいて、各印画部31〜33の各発熱素子を駆動する駆動データを補正する。例えば、台板30の温度が高い場合には、各感熱発色層を実際に発色させる階調記録用の温度まで各発熱素子の温度を上昇させるバイアス加熱のエネルギーを少なくするように補正する。これにより、従来は放熱されるだけであった定着部の熱を印画に利用することができ、カラー感熱プリンタ2の省電力化に寄与することができる。また、バイアス加熱に要する時間も短くなるため、プリント時間の短縮にも寄与することができる。
Heat generated from the printing units 31 to 33 and the fixing
カラー感熱記録紙3の先頭の記録エリアの先端縁側には、搬送ローラ対18によって挟み込んで搬送するための余白部分が存在しているが、この余白部分はカッター46によって切断され、排紙口21からプリンタ外に排出される。また、記録エリアの後端縁もカッター46によって切断され、1枚のシート状のカラープリントとして構成されて排紙口21から排出される。
On the leading edge side of the top recording area of the color
なお、上記実施形態では、各印画部31〜33のヘッド基板31a〜33aを台板30の下面に水平に取り付けたが、図5に示すように、サーマルヘッド55の台板56の厚みを大きくし、これにイエロー印画部57,マゼンタ印画部58,シアン印画部59のヘッド基板57a,58a,59aを傾斜させ、これらの間にイエロー定着部60とマゼンタ定着部61とを取り付けてもよい。これによれば、各印画部57〜59間のピッチを狭めることができるため、プリンタの小型化や、プリント時間の短縮を図ることができる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、LEDを使用した定着部を例に説明したが、紫外線ランプやストロボランプを使用した定着部をサーマルヘッドに組み込んでもよい。更に、台板の材質としてアルミニウムを使用したが、その他の熱伝導率の高い材質で台板を形成してもよい。 In the above embodiment, the fixing unit using LEDs has been described as an example. However, a fixing unit using an ultraviolet lamp or a strobe lamp may be incorporated in the thermal head. Furthermore, although aluminum is used as the material of the base plate, the base plate may be formed of other materials having high thermal conductivity.
2 カラー感熱プリンタ
3 カラー感熱記録紙
24,55 サーマルヘッド
25〜27 プラテンローラ
30 台板
31,57 イエロー印画部
32,58 マゼンタ印画部
33,59 シアン印画部
34,60 イエロー定着部
35,61 マゼンタ定着部
36 放熱板
37 温度センサ
2 Color
Claims (6)
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JP2004009509A JP2005199611A (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | Thermal head and thermal printer |
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Country | Link |
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