JP2010120383A - リライタブル媒体の情報を消去するサーマル消去ヘッド及びそれを用いたプリンタ - Google Patents

Abstract

【解決手段】消去ヘッドは、基板と、該基板の上に配置された発熱体とを備え、前記発熱体が被消去記録媒体へ熱を伝導する熱伝導経路に温度検出層が配置されている。前記発熱体が被消去記録媒体へ熱を伝導する熱伝導経路には、絶縁層と前記温度検出層とが順番に被覆されていることが好ましい。前記温度検出層の表面には、保護膜が更に被覆されていることが好ましい。前記絶縁層は、前記発熱体の表面を被覆する他に、両側に延長して前記基板を被覆していることが好ましい。前記発熱体は、前記基板の長手方向に沿ってライン状に配置される複数の発熱点からなることが好ましい。前記基板はセラミクス基板であり、該セラミクス基板と前記発熱体との間にはガラス上薬層が設けられている。
【効果】消去ヘッドの温度検出抵抗は測定しようする目標温度を正確に反映することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は情報記録装置に関し、特にリライタブル媒体を消去する消去ヘッドに関する。本発明は同時に前記消去ヘッドを備えたプリンタに関する。

環境保護の意識とリサイクルの意識とが高まるにしたがって、情報の書き込みと消去とを繰り返すことができるリライタブル媒体がますます広く使われるようになってきた。このリライタブル媒体に対しては、書き込みと消去という二つの操作を行うことができ、書き込み操作によって記録媒体に希望の情報を記録させ、消去操作によって記録媒体に既に書き込んだ情報を消去することができる。

典型的なリライタブル媒体は、基材と可逆性感熱記録層（単に記録層と言われる）を含む、熱によるリライタブル記録媒体である。基材の違いによって、リライタブル媒体は、通常リライタブルカード又はリライタブルシートと言われている。前記可逆性感熱記録層は、基材に無色の染料と酸化剤を添加することで、基材の上に形成されたものである。このようなリライタブル媒体に対して、前記書き込み操作は、記録層を適当に加熱して記録層を相対的に染色することで行われる。前記消去操作は、記録層を適当に加熱して記録層を退色させることで行う。リライタブルカードを例とすると、加熱の温度がある染色の温度より高いと、記録層は画像又は文字に染色され、再度加熱する温度が該染色の温度より低いと、記録層が退色されることになり、既に記録した画像又は文字が消去される。

前記書き込みの操作と消去の操作とを実現するために、リライタブル媒体を用いたプリンタは、通常、感熱印刷ヘッドと熱消去ヘッドとが設けられており、それぞれ記録層を染色させたり退色させたりして、書き込み操作と消去操作とを実現している。

伝統的な消去ヘッドには、通常リライタブル媒体の記録層を加熱するための発熱体が含まれている。発熱体がリライタブル媒体の記録層を加熱し、発熱体の温度が設定した温度に達すると、リライタブル媒体の記録層は退色され、可視情報が消去されることになる。消去の効果を保証し、同時に、発熱体の温度が高すぎてリライタブル媒体が焼損すること又は消去ヘッドが焼損することを防止するために、発熱体の加熱温度が常に設定温度の許容範囲内に精度良く保持されているように、消去ヘッドに温度検出装置を設けて発熱体の温度を制御することが必要である。

発明の名称が「リライタブル媒体上に印刷された画像を消去するための加熱ヘッド」であり、特許番号がＵＳ７，２０６，００９である米国特許には消去ヘッドが開示されている。図１は該特許の消去ヘッドの正面図であり、図２は図１に示した消去ヘッドのＣ方向から見た図である。

図１及び図２に示すように、放熱板０５の上方には、感熱離隔層０４と基板０１が順番に設けられている。基板０１の表面には、長手方向に沿って少なくとも一つの発熱体０２を設けると同時に、同様に基板０１の長手方向に沿って延長する温度検出抵抗０３が設けられている。前記温度検出抵抗０３は、自身の温度が変化すると、その抵抗値も変化する。

前記発明が提供する消去ヘッドは、発熱体０２が発熱すると、前記温度検出抵抗０３は、基板０１を通って伝導してきた熱量及び放射によって得た熱量を受けることで、温度が上昇し、その抵抗値が変化する。温度検出抵抗０３が検出回路に接続されると、該温度検出抵抗０３の抵抗変化を検出することで発熱体０２の温度情報を得ることができる。

前記消去ヘッドには、温度検出抵抗０３と発熱体０２との間に一定の距離を有し、記録媒体との間にも一定の距離を有し、且つ両者が異なる方向に位置するという欠点がある。このように、温度検出抵抗０３が検出する温度、発熱体０２の温度及び記録媒体の温度の間には、何れも差異が存在している。これはすなわち、温度検出抵抗０３の検出温度と実際の加熱温度とに誤差が存在するということであり、そして、該誤差の範囲は、具体的な製品の技術的パラメーターのばらつきによって明瞭な差異があり、誤差を補正することは困難である。また、発熱体０２の温度変化が温度検出抵抗０３まで伝導されるのに時間がかかるため、発熱体０２の実際の温度は温度検出抵抗０３の検出結果より明らかに遅延することになる。前記欠点は消去操作の効果に何れも影響を及ぼしている。

前記欠点に対して、本発明の解決しようする課題は、その温度検出装置の検出誤差が小さく、且つ検出結果の遅延の問題が存在しない消去ヘッドを提供することにある。本発明は同時に前記消去ヘッドを用いたプリンタを提供することにある。

本発明の消去ヘッドは、基板と、該基板の上に配置された発熱体とを備える消去ヘッドであって、前記発熱体が被消去記録媒体へ熱を伝導する熱伝導経路上には、温度検出層が配置されている。

好ましくは、前記発熱体が被消去記録媒体へ熱を伝導する熱伝導経路には、絶縁層と前記温度検出層とが順番に被覆されている。

好ましくは、前記温度検出層の表面は、更に保護膜で被覆されている。

好ましくは、前記絶縁層は、前記発熱体の表面を被覆する他に、両側に延長して前記基板を被覆している。

好ましくは、前記発熱体は、前記基板の長手方向に沿ってライン状に配置される複数の発熱点からなる。

好ましくは、前記基板はセラミクス基板であり、該セラミクス基板と前記発熱体との間にガラス上薬層が設けられている。

好ましくは、前記基板の発熱体が設けられていない一方の面には、放熱板が取り付けられている。

好ましくは、前記放熱体は、基体の長手方向に沿って縦方向に配置され、且つ中間部が広くて両端部が狭い。

好ましくは、前記放熱体の電極は、その長手方向又は幅方向の両端に配置されている。

本発明は同時に前記何れか一項の技術案に記載の消去ヘッドを備えたプリンタを提供する。

従来の技術と比べると、本発明が提供する消去ヘッドの温度検出抵抗は、温度検出層の方式を採用し、そして、前記発熱体が被消去記録媒体へ熱を伝導する熱伝導経路上に配置されている。このように、前記温度検出層が発熱体と記録媒体との間に位置し、加えて温度検出層、発熱体、及び記録媒体との距離が何れも小さいので、温度検出層は、測定しようする目標温度を正確に反映させることができる。

本発明の好適な実施方式において、前記発熱体の基板上の縦方向の配置は、中間部が広くて両端部が狭い方式を採用する。この方式は発熱体の両端部の熱伝導が早くて中間部が遅い問題をある程度修正でき、発熱体全体の長さ方向に垂直な方向における各断面の温度が一致するようになり、消去の温度がより制御しやすくなる。

特許番号がＵＳ７，２０６，００９である米国特許に提供された消去ヘッドの正面図である。 図１に示す消去ヘッドのＣから見た図である。 本発明の第一実施形態により提供される消去ヘッドの正面図である。 図３のＡ−Ａにおける断面図である。 本発明の第一実施形態により提供される消去ヘッドに関する回路である。 本発明の第二実施形態により提供される消去ヘッドの正面図である。 本発明の第二実施形態における第一電極と第二電極が発熱体の幅方向の両側に位置することを示す図である。 本発明の第二実施形態の第一電極と第二電極が発熱体の長手方向の両端に位置することを示す図である。

図３は本発明の第一実施形態により提供される消去ヘッドの平面図である。図４は図３のＡ−Ａにおける断面図である。次に、本発明の消去ヘッドの構成を図３と図４を組み合わせて説明する。

図に示すように、該消去ヘッドは、長尺状であり、縦方向に配置された複数の機能層が重ねられてなる。動作時に記録媒体に向く表面を上表面とし、長さ方向に垂直な横断面において、下から上に、放熱板１、基板２、発熱体３、絶縁層４、温度検出層５、及び保護膜６を順番に含む。本実施形態において、前記基板２の材料は、セラミクスであり、また、その上表面には、断熱作用を有するガラス上薬２０が一層被覆されている。発熱体３はガラス上薬２０の表面に形成されており、前記ガラス上薬２０は、発熱体３の熱が基板を通って下へ拡散することを阻止する作用を発揮する。ガラス上薬２０の断熱作用が著しいにも拘わらず、わずかの熱が基板２を通って下へ拡散し得る。したがって、基板２の下表面には放熱板１が設置され、前記放熱板１は、前記発熱体３から下まで伝導する熱を発散させるためであり、蓄積過熱により基板２の回路が焼損させるのを避けるためである。したがって、放熱板１は、高い熱伝導性を有する金属材料で作製し、材料はアルミニウムであることが好ましい。

基板２のガラス上薬２０の表面には、消去ヘッドの長手方向に沿って発熱体３が設置され、該発熱体３は、前記基板の長手方向に沿ってライン状に配置される複数の発熱点からなる。発熱体３の作用は、リライタブル媒体の記録層を加熱することである。発熱体３の材料は、通常は電気エネルギーを熱エネルギーに転化する材料であり、例えば、ＰＴＣ又はカーボン抵抗である。

発熱体３の上側の外側表面には一層の絶縁層４が被覆されており、通常の絶縁材料が採用され、例えば二酸化ケイ素であり、その厚さは約３〜５μｍである。

絶縁層４の上側の表面には、発熱体３の上方の位置に対応して一層の温度検出層５が被覆されている。該温度検出層５は、発熱体３の加熱温度を検出するために用いられる。温度検出層５は、温度の変化に従ってその抵抗値が変化可能な材料で作成され、通常はＮＴＣ、ＰＴＣ又は金属材料である。

温度検出層５の上側の表面には、一層の保護膜６が被覆されている。保護膜６の厚さは約４〜８μｍである。保護膜６は、リライタブル媒体の記録層に接触し、保護膜６の下の各材料層の摩損を防止するために用いられる。消去の動作を行う時に、前記消去ヘッドはその保護膜６で読み書き可能な記録媒体を抑えることで、前記発熱体３から放出された熱を読み書き可能な記録媒体に伝導し、且つ読み書き可能な記録媒体を退色させ、これにより、消去の効果を達成する。

前記発熱体３及び読み書き可能な媒体の温度を検出するために、前記温度検出層５を回路に接続することが必要である。また、前記発熱体３も電源を投入して作動させることが必要である。図５は前記に関する回路を示す。

図５は本実施形態により提供される消去ヘッドに関する回路である。図５に示すように、Ｒ１は発熱体３の抵抗を示し、Ｒ２は温度検出層の抵抗を示す。２４Ｖ電源の正極は、直列に接続されたスイッチＢと発熱体抵抗Ｒ１を介して電源のグランドに接続されている。５Ｖ電源の正極は、直列に接続された第１抵抗Ｒ３と温度検出抵抗Ｒ２を介して電源のグランドに接続されている。第１抵抗Ｒ３と温度検出層抵抗Ｒ２との共通点がＡ／Ｄ検出器に接続されており、該温度検出抵抗Ｒ２の抵抗値を得るために用いられる。

前記回路の動作原理は、温度検出層の抵抗Ｒ２の抵抗値と発熱体３の温度との対応関係を利用して、発熱体３の温度が常に設定温度の範囲内に保持されるように、発熱体３に通電するか否かを制御している。検出工程において、スイッチＢを閉じると、発熱体３は通電されて発熱し、断熱層２の作用の下、熱量が絶縁層４と温度検出層５と保護膜６とを通して記録媒体へ伝導される。温度検出層の抵抗Ｒ２は発熱体３の温度の上昇に従って変化する。Ａ／Ｄ検出器は温度検出層の抵抗Ｒ２の抵抗値が予め設定した閾値の抵抗Ｒａより大きいことを検出すると、発熱体３の温度が消去の温度Ｔになっていることを意味する。したがって、スイッチＢを開いて発熱体３の通電を切るように制御する。Ａ／Ｄ検出器は温度検出層の抵抗Ｒ２の抵抗値が閾値の抵抗Ｒａより小さいことを検出すると、発熱体３の温度は消去温度Ｔより低いことを意味する。したがって、スイッチＢを閉じ、発熱体３に通電して発熱させる。こうして、発熱体３の温度は常に設定温度に保持される。同時に、温度検出層５が絶縁層４と保護膜６との間に位置し、絶縁層４と保護膜６の厚さは通常、数μｍであり、このようにすると、温度検出層５と発熱体３及びリライタブル媒体との距離が数μｍになり、したがって、温度検出層５の抵抗値は実際の加熱温度を正確に反映することができる。

前記実施形態において、消去ヘッドを構成する各層中では、最も基本的なものは基板と発熱体と温度検出層とである。その他の各層は補助的な作用を発揮している。本実施形態において、前記基板はセラミクス基板を採用しているが、実際には他の材料で作成された基板を前記発熱体が取り付けられた基底としてもよい。

図６は本発明の第二実施形態によって提供された消去ヘッドの平面図である。該実施形態の各層の構造は前記第一実施形態と基本的に同じであるが、基板における発熱体の縦方向の配置を改良した。

発熱体の両端と基板との接触面がより大きくなるため、その放熱速度が発熱体の中間部より明らかにに大きくなる。したがって、伝統的な消去ヘッドにおいて、その長手方向の各部分の温度が均一ではないことが多く、中間部が高く、両端部が低いため、各部分における消去の効果が異なる。

消去ヘッドの長手方向に各部分の発熱体の温度が均一にすることを保証するために、本実施形態においては、発熱体の形状も改良した。図のように、消去ヘッドの長手方向に沿って、発熱体３は、端部が狭く中間部が広いような形状に設置される。電極は発熱体の長手方向に沿って設置されてもよい。図７のように、第１の電極７と第２の電極７’は発熱体３の幅方向の両側に位置する。発熱体の長手方向に沿って電極を設置してもよく、図８のように、第１の電極８と第２の電極８’とは発熱体３の幅方向の両側に位置している。

次に、この構造の原理を解析する。解析の簡単のために、長手方向に沿って複数の幅が同じで小さい抵抗によって発熱体３を構成してもよい。抵抗値は抵抗の長さ（電流の方向）に正比例し、幅（電流の方向に垂直）に反比例する。したがって、図７のように発熱体３の電極を設置した場合、発熱体３の端部３ａの抵抗が発熱体３の中間部３ｂの抵抗より小さく、図８のように発熱体３の電極を設置した場合、発熱体３の端部３ａの抵抗が発熱体３の中間部３ｂの抵抗より大きくなる。

図７のように発熱体３の電極を設置した場合、両電極の間の電圧Ｕは一定であり、発熱量はＰ＝Ｕ^２／Ｒとなる。したがって、抵抗値が小さい発熱体３の端部３ａは、抵抗値が大きい発熱体３の中間部３ｂより発熱量が高い。図８のように発熱体３の電極を設置した場合、両電極の間の電流Ｉが同じであるため、発熱量はＰ＝Ｉ^２Ｒとなる。したがって、抵抗値の大きい発熱体３の端部３ａは、抵抗値の小さい発熱体３の中間部３ｂより発熱量が高い。こうして、発熱体の両端の放熱速度が発熱体の中間部より大きくても、発熱体の端部３ａの温度は、発熱体の中間部３ｂの温度に相当して保持される。したがって、消去ヘッドの長手方向における各部分の発熱体の温度が均一であることを保証することができる。

前記実施形態に提供された消去ヘッドはプリンタに適用され、このような消去ヘッドを用いるプリンタを得ることができる。

以上は本発明の好適な実施形態であるが、ここに限られるものではなくて、同業者は本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の改善及び変更をすることができ、これらの改善及び変更も本発明の範囲に含まれるとみなされるべきである。

Claims (10)

1. 基板と、該基板の上に配置された発熱体とを備える消去ヘッドであって、前記発熱体が被消去記録媒体へ熱を伝導する熱伝導経路上には、温度検出層が配置されていることを特徴とする消去ヘッド。
2. 前記発熱体が被消去記録媒体へ熱を伝導する熱伝導経路には、絶縁層と前記温度検出層とが順番に被覆されていることを特徴する、請求項１に記載の消去ヘッド。
3. 前記温度検出層の表面は、更に保護膜で被覆されていることを特徴する、請求項２に記載の消去ヘッド。
4. 前記絶縁層は、前記発熱体の表面を被覆している他に、更に両側に延長して前記基板を被覆していることを特徴する、請求項２に記載の消去ヘッド。
5. 前記発熱体は、前記基板の長手方向に沿ってライン状に配置された複数の発熱点からなることを特徴する請求項２に記載の消去ヘッド。
6. 前記基板はセラミクス基板であり、該セラミクス基板と前記発熱体との間にガラス上薬層が設けられていることを特徴する、請求項２に記載の消去ヘッド。
7. 前記基板の発熱体が設けられていない一方の面には、放熱板が取り付けられていることを特徴する、請求項１〜６の何れか１項に記載の消去ヘッド。
8. 前記放熱体は、基体の長手方向に沿って縦方向に配置され、且つ中間部が広くて両端部が狭いことを特徴する、請求項１に記載の消去ヘッド。
9. 前記放熱体の電極は、その長手方向又は幅方向の両端に配置されていることを特徴する、請求項８に記載の消去ヘッド。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載の消去ヘッドを備えたプリンタ。

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