JP2006321140A - 感熱記録装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】サーマルヘッドを用いる感熱記録装置において、サーマルヘッド内の位置による温度差が発生し、これにより濃度ばらつきが発生するのを防止して、高画質・高品質の感熱画像を安定して記録することができる感熱記録装置を提供すること。
【解決手段】感熱記録材料に画像を記録する感熱記録装置であって、前記サーマルヘッドの幅(記録幅)方向に沿って複数配置された冷却ファンを個別に制御する機能を有する制御手段を備えたことを特徴とする感熱記録装置。前記制御手段は、前記サーマルヘッドの幅(記録幅)方向に沿って複数配置された温度測定手段による温度測定結果,前記感熱記録材料のサイズもしくはこれに外気温度および/または前記サーマルヘッドの周辺温度を加味して制御するものであることが好ましい。
【選択図】図3

Description

本発明は、サーマルヘッドを用いる感熱記録装置に関し、より具体的には、使用状況等に応じてサーマルヘッドの各部分の温度が不均一になった場合に、これに起因する濃度むらの発生等を防止する機能を備えた感熱記録装置に関する。
超音波診断画像等の記録に、フィルム等を支持体としてその上に感熱記録層を形成した感熱記録材料を用いた画像記録(以下、感熱画像記録ともいう)が利用されている。
この感熱画像記録は、湿式の現像処理が不要であり、取り扱いが簡単である等の利点を有することから、近年では、超音波診断のような小型の画像記録のみならず、CT診断,MRI診断,X線診断等の大型かつ高画質な画像が要求される用途において、医療診断のための画像記録への利用が進んでいる。
周知のように、感熱画像記録は、感熱材料の感熱記録層を加熱して画像を記録する、発熱素子を構成する発熱抵抗体が一方向に配列されてなるグレーズ(発熱素子)を有するサーマルヘッドを用い、グレーズを感熱記録材料(感熱記録層)に若干押圧した状態で、両者をグレーズの延在方向と直交する方向に相対的に移動させつつ、グレーズの各発熱素子にエネルギーを印加して、記録画像に応じて加熱することにより、感熱記録材料の感熱記録層を像様に加熱して画像記録を行う。
特に近年、医療用のような高画質を要求される用途においては、このようなグレーズの各発熱素子に印加するエネルギーの制御は、一定の印加電圧の下で印加時間を変調することにより行う、パルス幅変調により行われることが多い。
ところで、サーマルヘッドへの電圧印加により、感熱記録材料(感熱記録層)に感熱記録を行う場合、サーマルヘッドは冷却を必要とする程度に発熱するものである。通常は、サーマルヘッドの温度が所定温度以上にならないように、サーマルヘッドの近傍に冷却用ファン(排風機)を配置して、サーマルヘッドから発生する熱の除去を行っている(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−230635号公報
ところで、近年、医療用の感熱画像記録装置において、用途の拡大に伴い、異なるサイズの画像を1台の感熱画像記録装置で行うこと(いわゆる、マルチサイズ記録)が多くなってきている。この場合に問題となるのは、サイズが変わることにより通電されるサーマルヘッドが部分的になり、これに伴って、サーマルヘッド内に大きな温度分布が発生するという問題である。
サーマルヘッド内にこのような温度分布が発生すると、感熱記録材料に記録される画像の濃度が場所によって変動し、その結果、濃度むらが発生することになる。このような記録画像の濃度のばらつきは、医療用のように高画質な画像記録を要求される場合、特に、高精細な中間調画像の記録の場合には、高精細,高画質の中間調画像が要求されるため、画像観察の障害となり、診断のミスにもつながる重大な問題となっていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記従来技術の問題点を解消し、サーマルヘッドを用いる感熱記録装置において、サーマルヘッド内の位置による温度差が発生し、これにより濃度ばらつきが発生するのを防止して、高画質・高品質の感熱画像を安定して記録することができる感熱記録装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る感熱記録装置は、画像データに応じてサーマルヘッドに電圧を印加することにより感熱記録材料に画像を記録する感熱記録装置であって、前記サーマルヘッドの幅(記録幅)方向に沿って複数配置された冷却ファンを個別に制御する機能を有する制御手段を備えたことを特徴とする。
ここで、前記制御手段は、前記感熱記録材料の印字幅(サイズ)に基づいて前記複数配置された冷却ファンを個別に制御するものであることが好ましい。
また、前記制御手段は、前記サーマルヘッドの幅(記録幅)方向に沿って複数配置された温度測定手段による温度測定結果に基づいて、前記複数配置された冷却ファンを個別に制御するものであることが好ましい。
また、前記制御手段は、前記温度測定手段による温度測定結果に加えて、外気温度および/または前記サーマルヘッドの周辺温度に基づいて、前記複数配置された冷却ファンを個別に制御するものであることが好ましい。
なお、前記制御手段が用いる前記サーマルヘッドの周辺温度は、前記サーマルヘッドの有するヒートシンクの温度であることが好ましい。
本発明によれば、サーマルヘッド内の位置による温度差が発生し、これにより濃度ばらつきが発生するのを防止して、高画質・高品質の感熱画像を安定して記録することができる感熱記録装置を実現できるという顕著な効果を奏する。
以下、図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図1に、本発明の一実施形態に係る感熱記録装置の概略断面模式図を示す。
図1に示す感熱記録装置(以下、単に記録装置という)10は、例えばB4サイズ等の所定サイズのカットシートである感熱記録材料(以下、単に感熱材料という)Aに感熱画像記録を行うものであり、感熱材料Aが収容されたマガジン24が装填される装填部14,供給搬送部16,サーマルヘッド66によって感熱材料Aに感熱画像記録を行う記録部20および排出部22を有する。
また、後述する(図3参照)るように、記録部20のサーマルヘッド66は、全体制御部78並びに画像処理部80,画像メモリ82を介して記録制御部84およびファン制御部74が接続され、さらに、画像処理部80にはデータ記憶部86が接続される。
このような記録装置10においては、供給搬送部16によって記録部20まで感熱材料Aを搬送して、サーマルヘッド66を感熱材料Aに押圧しつつ、グレーズ66aの長手方向(図1および図2において紙面と垂直方向)と直交する方向に感熱材料Aを搬送して、記録画像に応じて各発熱素子を加熱することにより、感熱材料Aに感熱画像記録を行う。
感熱材料Aは、透明なポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどのフィルムや紙等を支持体として、その一面に感熱記録層を形成してなるものである。
このような感熱材料Aは、通常、100枚等の所定単位の積層体(束)とされて袋体や帯等で包装されており、図示例においては、所定単位の束のまま感熱記録層を下面として記録装置10のマガジン24に収納され、一枚ずつマガジン24から取り出されて感熱画像記録に供される。
マガジン24は、開閉自在な蓋体26を有する筐体であり、感熱材料Aを収納して記録装置10の装填部14に装填される。
装填部14は、記録装置10のハウジング28に形成された挿入口30、案内板32および案内ロール34,34、停止部材36を有しており、マガジン24は、蓋体26側を先にして挿入口30から記録装置10内に挿入され、案内板32および案内ロール34に案内されつつ、停止部材36に当接する位置まで押し込まれることにより、記録装置10の所定の位置に装填される。
供給搬送手段16は、装填部14に装填されたマガジン24から感熱材料Aを取り出して、記録部20に搬送するものであり、吸引によって感熱材料Aを吸着する吸盤40を用いる枚葉機構、搬送手段42、搬送ガイド44、および搬送ガイド44の出口に位置する規制ローラ対52を有する。
搬送手段42は、搬送ローラ46と、この搬送ローラ46と同軸のプーリ47a、回転駆動源に接続されるプーリ47bならびにテンションプーリ47cと、この3つのプーリに張架されるエンドレスベルト48と、搬送ローラ46に押圧されるニップローラ50とを有し、吸盤40によって枚葉された感熱材料Aの先端を搬送ローラ46とニップローラ50とによって挟持して、感熱材料Aを搬送する。
記録装置10において記録開始の指示が出されると、図示しない開閉機構によって蓋体26が開放され、吸盤40を用いた枚葉機構がマガジン24から感熱材料Aを一枚取り出し、感熱材料Aの先端を搬送手段42(搬送ローラ46とニップローラ50)に供給する。搬送ローラ46とニップローラ50とによって感熱材料Aが挟持された時点で、吸盤40による吸引は開放され、供給された感熱材料Aは、搬送ガイド44によって案内されつつ搬送手段42によって規制ローラ対52に搬送される。なお、記録に供される感熱材料Aがマガジン24から完全に排出された時点で、前記開閉機構によって蓋体26が閉止される。
搬送ガイド44によって規定される搬送手段42から規制ローラ対52に至るまでの距離は、感熱材料Aの搬送方向の長さより若干短く設定されており、搬送手段42による搬送で感熱材料Aの先端が規制ローラ対52に至るが、規制ローラ対52は最初は停止しており、感熱材料Aの先端はここで一旦停止して位置決めされる。
そして、この感熱材料Aの先端が規制ローラ対52に至った時点で、サーマルヘッド66(グレーズ66a)の温度が確認され、サーマルヘッド66の温度が所定温度であれば、規制ローラ対52による感熱材料Aの搬送が開始され、感熱材料Aは、記録部20に搬送される。
図2に記録部20の概略図を示す。記録部20は、サーマルヘッド66、プラテンローラ60、クリーニングローラ対56、ガイド58、サーマルヘッド66を冷却する冷却ファン76(図1参照)およびガイド62を有する。
サーマルヘッド66は、例えば、最大B4サイズまでの画像記録が可能な、約300dpiの記録(画素)密度の感熱画像記録を行うものであって、感熱材料Aへの感熱記録を行う発熱素子となる発熱抵抗体90(図4(a)および(b)参照)が多数一方向(図1および図2中紙面と垂直な長手方向)に配列されるグレーズ66aが形成されたアルミナセラミックス等の耐熱性に優れた電気絶縁材料からなるセラミック基板66bと、セラミック基板66bの、グレーズ66aと逆側の面に積層されているアルミニウム等の金属製板からなるベース66dと、このベース66dの他方の面に固定され、多数の放熱フィン(図3参照)を持つアルミニウム等の金属製のヒートシンク66cとを有する。サーマルヘッド66は、支点68aを中心に矢印a方向および逆方向に回動自在な支持部材68に支持されている。
次に、プラテンローラ60は、感熱材料Aを所定位置に保持しつつ所定の画像記録速度で回転し、主走査方向と直交する方向(図2中の矢印b方向)に感熱材料Aを搬送する。
クリーニングローラ対56は、弾性体である粘着ゴムローラ56aと、通常のローラ56bとからなるローラ対であり、粘着ゴムローラ56aが感熱材料Aの感熱記録層に付着したゴミ等を除去して、グレーズ66aへのゴミの付着や、ゴミが画像記録に悪影響を与えることを防止する。
図示例の記録装置10において、感熱材料Aが搬送される前は、支持部材68は上方(矢印a方向と逆の方向)に回動しており、サーマルヘッド66(グレーズ66a)とプラテンローラ60とは接触していない。
前述の規制ローラ対52による搬送が開始されると、感熱材料Aは、次いでクリーニングローラ対56に挟持され、さらに、ガイド58によって案内されつつ搬送される。感熱材料Aの先端が記録開始位置(グレーズ66aに対応する位置)に搬送されると、支持部材68が矢印a方向に回動して、感熱材料Aがサーマルヘッド66のグレーズ66aとプラテンローラ60とで挟持されて、記録層にグレーズ66aが押圧された状態となり、感熱材料Aはプラテンローラ60によって所定位置に保持されつつ、プラテンローラ60および規制ローラ対52と搬送ローラ対63によって矢印b方向に搬送される。
この搬送に伴い、記録画像に応じてグレーズ66aの各発熱抵抗体90を加熱することにより、感熱材料Aに感熱画像記録が行われる。
図3にサーマルヘッド66の部分切欠概略斜視図およびその制御ブロック図を示し、図4(a)および(b)にそれぞれサーマルヘッド66のグレーズ66a部分の詳細を示す部分断面模式図およびその部分上面模式図を示す。
図3に示すように、サーマルヘッド66は、グレーズ66a、セラミック基板66b、ヒートシンク66cおよびベース66dを有するのは上述した通りであるが、サーマルヘッド66のヒートシンク66cの複数のフィンにはグレーズ66aに対応する部分に、例えば所定の間隔で5ヶ所の切欠を有し、この切欠部分のヒートシンク66cの基部には上記各切欠部分のグレーズ66aの温度を計測するための温度計測手段としてのサーミスタ66eが取り付けられている。
そして、これらのサーミスタ66eは、グレーズ66aの温度(すなわち、上記各切欠部分の発熱抵抗体90(図4(a),(b)参照)の温度)を検出し、一点鎖線で示されるように、その検出結果を後述する全体制御部78に送信する。全体制御部78は、この検出結果を受け、後述するようにして、各サーミスタ66eに対応する冷却ファン76の制御を行う。
サーマルヘッド66のグレーズ66aは、図4(a)に示すように、セラミック基板66b上に形成され、発熱抵抗体90で発生した熱を蓄える蓄熱部であって、高さ(グレーズ高さ)H、幅(グレーズ幅)Wの蒲鉾状(半円または半楕円状)のガラスやポリイミド樹脂からなる。グレーズ66aの上には、発熱抵抗体90が積層される。図4(b)に示すように、発熱抵抗体90は、グレーズ66aの両側のセラミック基板66b上にも延在し、幅(ヒータ幅)sの帯状の窒化タンタル(TaN)等からなり、各画素毎に所定のピッチpで、例えば、記録画素密度が300dpiでは84.7μm間隔で1ラインに必要な画素分だけ配置される。
この発熱抵抗体90の上には、その中央部分を除いてアルミニウム、銅等からなるほぼ同じ幅の一対の電極92a,92bが積層される。電極92aと電極92bとの間には、長さ(ヒータ長)Lに渡って発熱抵抗体90が被覆されておらず、発熱抵抗体90が露出しており、この露出部分は、グレーズ66aの頂部上にあり、発熱抵抗体90で発生した熱を保護膜94を介して付与し、感熱材料Aを発色させる1画素のドットに相当する。一対の電極92a,92b、露出発熱抵抗体90、グレーズ66aおよびセラミック基板66bの上の全面には、炭化珪素(SiC)、窒化珪素(SiN)、五酸化タンタル(Ta)、SiAlON(通称サイアロン)やLaSiON(通称ラシオン)等の窒素含有ガラスなどの耐磨耗性に優れた材料からなる膜厚(保護膜厚)dの保護膜94が積層される。なお、サーマルヘッド66のグレーズ66aの部分は、半導体装置などの製造技術、例えばCVD,PVD,スパッタリング,蒸着,フォトリソグラフィーなどによって製造される。このため、保護膜94はエッチングなどによって形成された電極92a,92b上に蒸着されるので、電極92a,92b間の凹部によって保護膜94の頂部には同様な凹部が形成される。サーマルヘッド66,特にグレーズ66aの部分は、基本的に以上のように構成される。
一方、サーマルヘッド66の記録制御系は、図3に示すように、全体制御部78を中心として構成されており、画像データ源から供給された画像データに鮮鋭度などの画像処理を施す画像処理部80並びにファン制御部74から構成される。画像処理部80には、画像処理された画像データ等を記憶する画像メモリ82およびこれらの画像データに基づいたサーマルヘッド66による感熱記録を制御する記録制御部84,画像処理部80において施される各種の画像処理のための補正用データ等を記憶するデータ記憶部86が接続される。
以下、本実施形態に係る記録装置10の動作概要を説明する。
まず、CTやMRI等の画像データ源からの画像データは、例えば、10bit (0〜1023)のデジタルデータとして画像処理部80に送られる。
画像処理部80は、各種の画像処理回路やメモリが組み合わされてなるものであり、画像データ源からの画像データを受け、この画像データに感熱記録画像の輪郭を強調するための鮮鋭度補正処理(シャープネス強調処理)を始めとして感熱材料のγ値や記録装置、特にサーマルヘッド等に対応して適正画像を得るための階調補正,サーマルヘッドの発熱素子の温度に応じて発熱エネルギーを調整する温度補正,サーマルヘッドのグレーズの長手方向の形状バラツキ等によって生じる濃度ムラを補正するシェーディング補正,各発熱素子の抵抗値の差を補正する抵抗値補正,記録パターンの変化によるサーマルヘッド電源電圧降下量変化によらず、同じ濃度に対応する画像データを同濃度で発色するための黒比率補正等の所定の画像処理を施し、さらに、必要に応じてフォーマット(拡大・縮小,コマ割り当て)等を行って、サーマルヘッド66による感熱記録に応じた感熱記録画像データとして画像メモリ82に出力する。
このようにして、CTやMRI等の画像データ源Rからの供給され、画像処理部80において、鮮鋭度補正,階調補正,温度補正,シェーディング補正,抵抗値補正および黒比率補正などの画像処理が施され、さらに、必要に応じてフォーマットされた、サーマルヘッド66による感熱記録に応じた感熱記録データは、画像メモリ82に記憶される。
記録制御部84は、画像メモリ82から、感熱記録画像データをサーマルヘッド66のグレーズ66aの長手方向の1ラインずつ順次読み出し、読み出した感熱記録画像データに応じた記録信号(パルス幅変調では画像に応じた電圧印加時間)をサーマルヘッド66に出力する。
サーマルヘッド66の各画素毎に設けられた発熱抵抗体90は、記録信号に応じて発熱し、前述のように、感熱材料Aがプラテンローラ60等によって矢印b方向に搬送されつつ、感熱画像記録が行われる。
ここで行われる感熱画像記録は、一定の電圧の下、電圧の印加時間を濃度に応じて変調することにより像様に感熱記録をする、パルス幅変調により行われる。
なお、本発明を適用することができる記録方法は、パルス幅変調に限定されず、一定の印加時間の下、濃度に応じて電圧を変調する強度変調によるものであってもよい。
感熱画像記録が終了した感熱材料Aは、ガイド62に案内されつつ、プラテンローラ60および搬送ローラ対63に搬送されて排出部22のトレイ72に排出される。トレイ72は、ハウジング28に形成された排出口(搬送ローラ対63出口側)から記録装置10の外部に配置されており、画像が記録された感熱材料Aは、この排出口を経て外部に排出され、取り出される。
以上の説明は、記録装置10の一般的な動作説明であり、ここまでの説明の範囲では、マルチサイズ記録等が行われた場合に、サーマルヘッド66の各発熱素子での記録時の加熱履歴が異なってきて、これにより、本記録装置で得られる感熱記録画像の濃度に部分的なばらつきが生じてしまうことは、前述した通りである。
このため、本発明者は、図3に示すような、全体制御部78において、前述の複数(ここでは、一例として5個)のサーミスタ66e(66e1〜66e5とする)各々による測定温度に対応して5個の冷却ファン76a〜76eの制御を個別に行うことにより、サーマルヘッド66の各発熱素子の記録時の温度を実質的に均一にするようにして、上述の感熱記録画像の濃度むらをなくすようにしている。
すなわち、上述のサーミスタ66e(66e1〜66e5)により、サーマルヘッド66の5個所の位置についての温度測定を実施し、その各測定結果に基づいて、上記測定位置に配置されている冷却ファン76a〜76eの制御を独立して行う。なお、この制御には、運転のオン−オフ制御,回転数の変更による制御(この場合にも、段階的変更と無段階の変更とが可能である)等が行われる。
また、温度測定の結果への対応の仕方についても、予め定めた温度を越えたか否かによる対応の仕方、その状態が所定時間以上継続したか否かというような条件を付加させて行う対応の仕方、さらには、温度範囲を複数段階に区切っておいてこれらの範囲のどこに該当するかにより対応を変えるやり方等、種々の対応の仕方が採用できる。
この制御の具体的な動作フローチャートの一例を、図5に示す。
この例では、最初に上述の温度測定結果に対する判断の仕方,冷却ファンの駆動方法のパターン(オン−オフ制御とするか、回転数を変更するか等)を定めたテーブルをセット(複数の仲から選択するようにしても可)し、それに対応する動作(例えば、このフローチャートに示すような動作)を開始するものとする。
本動作フローチャートでは、最初に、冷却ファンを起動するタイミングを求め、さらに、冷却ファンの起動後においては、起動した冷却ファンの駆動を継続するか否か(言い換えれば、停止のタイミングか否か)を求めるためのチェックステップを適宜行うようにしているが、これは一例であり、種々の変形が可能である。
上記実施形態に示した記録装置(感熱記録装置)によれば、サーマルヘッド内での位置による温度差が発生し、これにより濃度ばらつきが発生するのを防止して、高画質・高品質の感熱画像を安定して記録することができる記録装置を実現できるという効果を得ることができる。
なお、上記実施形態に示した記録装置(感熱記録装置)においては、サーマルヘッド内で発生する位置による温度差を補正する際に、サーマルヘッドに付加的に配置した5個のサーミスタ66e(66e1〜66e5)により計測した温度を基に補正を行っている例を示したが、補正に際して参照する情報は、これのみに限定されるものではなく、上述のサーミスタにより計測した温度以外にも、外気温度および/または前記サーマルヘッドの周辺温度(これは、例えば前記サーマルヘッドに付加されているヒートシンクの温度)を加味することも有効である。
なお、上記実施形態は、本発明の一例を示したものであり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更や改良を行ってもよいことはいうまでもない。
例えば、上記実施形態においては、温度計測(検出)手段としてサーミスタを示したが、温度計測手段はサーミスタに限られるわけではなく、また、配置する温度計測手段の数は、感熱材料Aの幅方向に対して5個配置することに限定されるものではなく、適宜の個数を配置してよいことはいうまでもない。
本発明の一実施形態に係る感熱記録装置の構成概略図である。 図1に示す感熱記録装置の記録部の部分拡大断面模式図である。 図2に示す記録部に用いられる、制御系のブロック図を含むサーマルヘッドの部分切欠概略斜視図である。 (a)および(b)は、それぞれ図3に示すサーマルヘッドの構成を示す部分拡大断面模式図およびその部分上面模式図である。 一実施形態に係る感熱記録装置の冷却ファン動作制御のフローチャートである。
符号の説明
10(感熱画像)記録装置
14 装填部
16 供給搬送手段
20 記録部
22 排出部
24 マガジン
26 蓋体
28 ハウジング
30 挿入口
32 案内板
34 案内ロール
36 停止部材
40 吸盤
42 搬送手段
44 搬送ガイド
48 エンドレスベルト
50 ニップローラ
52 規制ローラ対
56 クリーニングローラ対
58,62 ガイド
60 プラテンローラ
63 搬送ローラ対
66 サーマルヘッド
66a グレーズ
66b セラミック基板
66c ヒートシンク
66d ベース
66e,66e1〜66e5 サーミスタ
68 支持部材
72 トレイ
74 ファン制御部
76,76a〜76e 冷却ファン
78 全体制御部
80 画像処理部
82 画像メモリ
84 記録制御部
86 データ記憶部
90 発熱抵抗体
92a,92b 電極
94 保護膜
A 感熱(記録)材料
d 保護膜厚
H グレーズ高さ
L ヒータ長
p 画素ピッチ
s ヒータ幅
W グレーズ幅

Claims (5)

  1. 画像データに応じてサーマルヘッドに電圧を印加することにより感熱記録材料に画像を記録する感熱記録装置であって、
    前記サーマルヘッドの幅(記録幅)方向に沿って複数配置された冷却ファンを個別に制御する機能を有する制御手段を備えたことを特徴とする感熱記録装置。
  2. 前記制御手段は、
    前記感熱記録材料の印字幅(サイズ)に基づいて前記複数配置された冷却ファンを個別に制御するものである請求項1に記載の感熱記録装置。
  3. 前記制御手段は、
    前記サーマルヘッドの幅(記録幅)方向に沿って複数配置された温度測定手段による温度測定結果に基づいて、前記複数配置された冷却ファンを個別に制御するものである請求項1または2に記載の感熱記録装置。
  4. 前記制御手段は、
    前記温度測定手段による温度測定結果に加えて、外気温度および/または前記サーマルヘッドの周辺温度に基づいて、前記複数配置された冷却ファンを個別に制御するものである請求項3に記載の感熱記録装置。
  5. 前記制御手段が用いる前記サーマルヘッドの周辺温度は、前記サーマルヘッドの有するヒートシンクの温度である請求項4に記載の感熱記録装置。
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