JP2013169737A - サーマルヘッドシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
サーマルヘッドの駆動時における発熱抵抗素子の抵抗値の測定や複雑な通電制御などの処理や、トリミング量の増加による耐久性の低下を招く。
【解決手段】
ライン状に複数の発熱抵抗素子が配列される発熱抵抗体を発熱させるサーマルヘッドを駆動するサーマルヘッドシステムであって、発熱抵抗体をラインの延在方向にＭ個（Ｍは２以上の自然数）に区分し、単位グループ及び単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子をそれぞれ発熱させたときの平均抵抗値をそれぞれ記憶し、平均抵抗値に基づいて算出され、かつ単位グループ及び単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子のそれぞれの発熱時間の補正データに基づいて、単位グループ及び単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子をそれぞれ制御する発熱時間制御部と、を備えることを特徴とするサーマルヘッドシステム。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、孔版印刷装置における感熱孔版用マスタの製版機構など、複数の発熱抵抗素子を配列した発熱抵抗体に電圧を印加して各発熱抵抗素子を発熱させるサーマルヘッドにおいて、サーマルヘッドに備えられた発熱抵抗素子の発熱量を制御するシステムに関する。

従来、孔版印刷装置では、感熱孔版用マスタを用いたものとして、主に輪転式孔版印刷装置及び簡易押圧式孔版印刷装置がある。これらの印刷装置では、熱溶融により穿孔される熱可塑性樹脂フィルムと、このフィルムの支持体である多孔性薄葉紙等を接着剤で貼り合わせた感熱孔版印刷用（感熱孔版用）マスタが用いられる。そして、このマスタをサーマルヘッドによって加熱し、印刷画像の画線部に対応させて穿孔することで製版を行い、製版されたマスタと印刷用紙を合わせて押圧することで、マスタの支持体側から押し出されたインキがフィルムに開けられた孔を通して印刷用紙に転移し、印刷が行われる。

一般的に、サーマルヘッドは、ライン状に複数の発熱抵抗素子を配列した発熱抵抗体を有し、発熱抵抗素子を選択的に駆動することによりマスタ上に所望の印刷画像の画線部を穿孔するよう構成されている。

ところで、上記サーマルヘッドでは、各発熱抵抗素子の抵抗値が全て一定でないことにより、ヘッド内で発熱量に分布が生じて、画像濃度ムラやドット抜け(穿孔不発)が生じてしまうという問題がある。この問題を解決するために、従来から、抵抗値のバラつきに応じて各発熱抵抗を補正して駆動することが提案されている。

例えば、特許文献１に開示された技術では、サーマルヘッドに設けられている複数の発熱抵抗素子の抵抗値をそれぞれ計測する計測手段と、計測された抵抗値に基づいて各発熱素子の発熱量がほぼ均一となるように各発熱素子の通電時間をそれぞれ調整する調整手段とを有することを特徴としている。これにより、サーマルヘッドの各発熱素子の発熱量が一定となり、高精度の印刷を行うことができる。

しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術では、サーマルヘッドを駆動させる都度、個々の発熱抵抗素子の抵抗値を測定したり、発熱抵抗素子の通電時間を個別に調整する手段が必要であり、抵抗値の測定などの前処理に時間を要する上に、測定のための手段が必要となり、システムの構造や制御が複雑になるという問題がある。

特開２００１−２３２８４０号公報

ところで、近年の孔版印刷装置における印刷において、従来のＡ３サイズよりも、より大きな用紙に印刷する要望がある。例えば、Ａ３サイズよりも大きな用紙に印刷した場合にあっては、用紙を見開き状に折りたたんで、適切な大きさの文字でより多くの情報を掲載することが可能である。

ここで、Ａ３サイズよりも大きなサイズの用紙に印刷する場合には、製版速度を考慮した場合、サーマルヘッドをより大型に構成する必要がある。従来のＡ３サイズのサーマルヘッドであれば、サーマルヘッドの素子数は、７２００素子程度である。従来であれば、上述した特許文献１記載の技術を適用して、抵抗値を測定し、発熱量を制御することも可能と考えられる。

しかしながら、Ａ３サイズよりも大きなサイズとして、一例としてＡ２サイズの用紙を印刷するサーマルヘッドとなると、サーマルヘッドの発熱抵抗素子数は、従来からあるＡ３サイズのサーマルヘッドの２倍の１４４００素子程度となる。この大量のサーマルヘッドの発熱抵抗素子数に対して、それぞれ個別に発熱量を制御するとなると、前述したように、抵抗値の測定などの前処理に時間を要する上に、測定のための手段が必要となり、システムの構造や制御が複雑になるという問題がある。

ここで、図１０を参照して、従来の課題を説明する。まず、図１０（ａ）を参照して、トリミング処理について説明する。

一般的に、トリミング処理とは、発熱抵抗素子へのパルス通電による構造的劣化を最小限に留めるために、発熱抵抗素子にパルス通電を複数回行うことにより発熱抵抗素子の抵抗値を変化させ、各発熱抵抗素子の抵抗値が均一化されるようにする処理方法である。そして、均一化された後のさらなる細かなバラつきに対しては、サーマルヘッドの駆動制御によってまかなっているのが通常である。

図１０（ａ）に、Ａ３サイズのサーマルヘッドとＡ３サイズよりも長尺のサイズの一例としてＡ２サイズのサーマルヘッドの抵抗値の分布を示す。Ａ３サイズのヘッドにおいては、上述したトリミング処理を行うことによって、サーマルヘッド内の抵抗値バラつきを所定の誤差範囲内へと減少させることができる。しかしながら、図１０（ａ）に示すＡ２サイズのサーマルヘッドにおいて、長さとして、Ａ３サイズの倍であり、より長尺であるため、実線で示すとおり、もともと抵抗値のバラつきが大きく存在する。

この場合、Ａ２サイズのサーマルヘッドに対しては、この抵抗値のバラつきが大きいため、トリミング処理を行っても、図１０（ａ）のＡ２サイズのサーマルヘッドの破線で示すように、誤差範囲が大きくなる。さらに、Ａ３サイズのサーマルヘッドと同じ誤差範囲内に収めようとすると、Ａ３サイズのサーマルヘッドのトリミング量よりもトリミング量を大幅に増やして各発熱抵抗素子の抵抗値の均一化を図る必要がある。このようにすると、トリミング量の増加により構造的な劣化の度合いが大きくなって、耐久性が悪くなる発熱抵抗素子が発生し、サーマルヘッドの寿命への影響が懸念される。なお、Ａ２サイズのサーマルヘッドを一回的にトリミング処理するこの手法では、Ａ３サイズのサーマルヘッドのトリミング処理と異なり、Ａ２サイズのサーマルヘッド専用の装置が必要となる製造上の問題もある。

さらに、図１０（ｂ）に示すように、長尺サイズのヘッドを、従来のＡ３サイズをひとつの単位として、図示方向向かって左側をヘッドフロント側、右側をヘッドリア側として、およそ中央部の半分の位置から分割し、それぞれに対してトリミング処理を行い、それぞれの平均抵抗値を取得し、発熱時間を補正する制御も考えられる。また、上述したとおり、Ａ２サイズのサーマルヘッドを一回的にトリミングするには、専用の装置が必要となる製造上の問題があるため、Ａ３サイズのサーマルヘッド単位で、トリミング処理をする方法が簡便かつ効率のよいトリミング手法である。図１０（ｂ）に示すように、Ａ３サイズをひとつのグループとして平均抵抗値をとると、各Ａ３サイズのグループでは、トリミング処理によって、平均抵抗値の誤差を所定の閾値（例えば、抵抗値の差として５パーセント以内）に収めることができる。

しかしながら、この場合には、ヘッドフロント側とヘッドリア側が隣接するＡ２サーマルヘッドの中央部分において、課題が発生する。前述のとおり、Ａ３サイズで単位とした部分においては、それぞれの平均抵抗値は所定の閾値で収めることができる。しかし、図１０（ｂ）に示す、丸印の部分であるＡ３サイズを合わせた中央部分においては、それぞれの平均抵抗値から値が大きくはなれてしまう場合があり、最大値としては、それぞれの誤差範囲の２倍以上（±１０パーセント以上の抵抗値の差分）となる可能性がある。

この場合、サーマルヘッド中央部分において、ヘッドフロント側の図示方向右端部は、平均抵抗値より抵抗値が大きく、孔版原紙に対する穿孔径は小さくなり、ヘッドリア側の図示方向左端部は、平均抵抗値より抵抗値が小さく、孔版原紙に対する穿孔径は大きくなる。これにより、サーマルヘッドの中央部において発熱抵抗値の段差が局所的に発生してしまい、画像品質の濃度ムラが起きてしまう。これは、中央部分において、特に隣接する発熱素子間で抵抗値が、閾値以上になって極端にはずれてしまうことにより起きる現象であり、本件発明者らが鋭意研究することによって導いた課題である。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、ライン状に配列された複数の発熱抵抗素子を有するサーマルヘッドを備えた装置において、サーマルヘッドの駆動時における発熱抵抗素子の抵抗値の測定や複雑な通電制御などの処理を行わず、また、トリミング量の増加による耐久性の低下を招くことなく、サーマルヘッドの中央部分における抵抗値の差分バラつきを制御して、画像品質を向上することができるサーマルヘッドシステムを提供することにある。

（１）
ライン状に複数の発熱抵抗素子が配列される発熱抵抗体を発熱させるサーマルヘッドを駆動するサーマルヘッドシステムであって、
前記発熱抵抗体をラインの延在方向にＭ個（Ｍは２以上の自然数）に区分し、所定数の前記発熱抵抗素子によってそれぞれ構成される単位グループとし、
前記単位グループ及び前記単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子をそれぞれ発熱させたときの平均抵抗値をそれぞれ記憶し、
前記平均抵抗値に基づいて算出され、かつ前記単位グループ及び前記単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子のそれぞれの発熱時間の補正データを記憶する補正データ記憶部と、
前記補正データ記憶部に記憶された補正データに基づいて、前記単位グループ及び前記単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子をそれぞれ制御する発熱時間制御部と、
を備えることを特徴とするサーマルヘッドシステム。

（２）
前記単位グループをラインの延在方向に、さらに、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）に区分し、所定数の前記発熱抵抗素子によってそれぞれ構成される単位ブロックとし、
前記単位グループ及び前記単位グループ間で隣接する単位ブロックをそれぞれ発熱させたときの平均抵抗値をそれぞれ記憶し、前記平均抵抗値に基づいて算出され、かつ前記単位グループ及び前記隣接する単位ブロックのそれぞれの発熱時間の補正データを記憶する補正データ記憶部と、
前記補正データ記憶部に記憶された補正データに基づいて、前記単位グループ及び前記単位グループ間で隣接する単位ブロックをそれぞれ制御する発熱時間制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッドシステム。

本発明における第一の特徴に対応する効果としては、トリミング量を規定以上に増大することなく、すなわち、耐久性を劣化することなく、それぞれの単位グループにおいて隣接する複数の発熱抵抗素子の抵抗値のバラつきによる画像濃度ムラを抑制することができる。特に、単位グループ内の抵抗値が比較的ばらついている場合に有効である。

また、Ａ３サイズのサーマルヘッドを２本繋げてＡ２サイズのサーマルヘッドを作成した場合でも、同様の現象が発生するため、その実施方法に対しても効果がある。

本発明における第二の特徴に対応する効果としては、トリミング量を規定以上に増大することなく、すなわち、耐久性を劣化することなく、それぞれの単位グループにおいて隣接する単位ブロックの抵抗値のバラつきによる画像濃度ムラを抑制することができる。特に、ブロック内の抵抗値が比較的均一な場合に有効である。

図１は、孔版印刷装置を示す全体図である。 図２（ａ）は、本実施形態に係るサーマルヘッドユニットを示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のサーマルヘッドユニットを示す側面図である。 図３（ａ）は、サーマルヘッドを模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。 図４は、本実施形態に係る発熱量制御に係る機構を示すブロック図である。 図５は、本実施形態に係るサーマルヘッドの抵抗値のバラつきを示す図である。 図６は、本実施形態に係る各発熱抵抗素子の発熱デューティ比制御を示す図である。 図７は、本実施形態に係る各発熱抵抗素子の発熱パルス制御を示す図である。 図８は、本実施形態に係るサーマルヘッドの製造方法を示す工程図である。 図９は、本実施形態に係る実施例と比較例の穿孔バラつきを示す図である。 図１０は、従来技術の課題を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、本発明のサーマルヘッドシステム、及びサーマルヘッドの発熱制御方法を、孔版印刷装置における感熱孔版用マスタの製版機構に適用した場合を例に説明する。なお、本実施形態では、本発明をマスタの製版機構に適用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、この他、例えば、感熱式記録装置や熱転写記録装置など、発熱抵抗素子を配列した発熱抵抗体に電圧を印加して各発熱抵抗素子を発熱させるすべての装置に適用することができる。

（孔版印刷装置の全体構成）
図１は、本実施形態に係る孔版印刷装置１の内部構成を示す概略断面図である。図１において、孔版印刷装置１は、原稿読取機構２と、製版機構３と、印刷機構４と、給紙機構５と、排紙機構６と、排版機構７と、これらの各機構を制御する制御部８とから概略構成されている。

印刷機構４は、版胴１６及びプレスロール１７を有し、この版胴１６及びプレスロール１７は互いの外周面の一部を略近接させてそれぞれ回転自在に設けられている。版胴１６の外周面には原紙クランプ部１８が設けられ、この原紙クランプ部１８で孔版原紙の先端を把持する。また、版胴１６の内周面には、プレスロール１７の対向する位置にアウタープレス機構のスキージロール４７が設けられている。また、版胴１６の外周面には、無数の孔が形成された開口面（有効印面）が形成され、この開口面を通じて、版胴１６の内部から、外部にインキが供給される。なお、外周面には、孔版原紙が巻装され、外周面の開口部と孔版原紙の間に供給されたインキのうち、孔版原紙の穿孔面からのみ、インキが外部に供給されることになる。

給紙機構５は、印刷媒体である印刷用紙２２が複数枚積層される給紙台２３と、この給紙台２３から最上位置の印刷用紙２２に圧接するスクレーパ２４と、このスクレーパ２４の下流に配置され、かつ、互いに略近接状態で位置するピックアップロール２５と、このピックアップロール２５の下流に配置され、かつ、互いに略近接状態で位置するガイドロール２７及びタイミングロール２８とを有する。給紙台２３より給紙される印刷用紙はスクレーパ２４によって引き出され、ピックアップロール２５に送り出される。排紙機構６は、印刷が完了した印刷用紙２２を版胴１６から剥ぎ取る用紙剥取爪３２と、剥ぎ取られた印刷用紙２２を搬送する用紙搬送機構３３と、この用紙搬送機構３３によって搬送されてきた印刷用紙２２を積層状態で載置するスタッカ部３４とを有する。

排版機構７は、版胴１６の原紙クランプ部１８から解放された孔版原紙１５の前端を導く排版誘導ベルト３５と、この排版誘導ベルト３５より導かれた孔版原紙１５を版胴１６から引き剥がしながら巻き取って回収する排版ローラ３６と、孔版原紙１５の着版時に、孔版原紙１５が排版ローラ３６に接触するのを防ぐ汚染防止ガイド３８と、排版ローラ３６によって回収される孔版原紙１５を収納する排版ボックス３７とを有する。

原稿読取機構２は、スキャナーなど、原稿をレンズやＣＣＤ等によって光学的に読み取り、電気信号として出力する機構である。この読み取った情報は所定の指令（拡大、縮小等）に基づいて加工され、製版機構３に送出される。なお、本実施形態では、原稿読取り機構２にて画像データを読取る構成としたが、孔版印刷装置１にＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続されたパーソナルコンピュータにおけるプリンタドライバまたは孔版印刷装置１に接続されたＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリから画像データを取得する形態でもよい。

製版機構３は、原稿読取機構２で読み取った電気信号に基づいて長尺状原紙１０に対して製版を行うものであり、ロールに巻かれた長尺状原紙１０の搬送方向の下流に配置されたサーマルヘッドユニット１２と、このサーマルヘッドユニット１２と対向配置されたプラテンローラ１３と、長尺状原紙１０の搬送方向の下流に配置された原紙カッタ１４とを有する。

（サーマルヘッドの構成）
図２（ａ）は、サーマルヘッド７０が取り付けられたサーマルヘッドユニット１２を示す平面図、同図（ｂ）は、（ａ）のサーマルヘッドユニット１２を示す側面図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、サーマルヘッドユニット１２は、基板２０を備えている。基板２０の下面側には、アルミ放熱板１２１及びコネクタ１２２が取り付けられている。基板２０の上面側には、ナット１２４により、ＩＣカバー１２３が取り付けられている。基板２０の上部には、サーマルヘッド７０が形成されている。

図３（ａ）は、サーマルヘッド７０を模式的に示す平面図であり、同図（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、サーマルヘッド７０は、アルミナセラミックスからなる絶縁性の基板本体５６を基部として有しており、この基板本体上表面が、グレーズ５７で被覆されている。

グレーズ５７上部には抵抗体５５が設けられている。この抵抗体５５の上部には、発熱抵抗体７２が設けられている。発熱抵抗体７２は、薄膜からなる多数の発熱抵抗素子７２１〜７２ｎを、所定間隔をもって、主走査方向にライン状に配列することで構成されている。本実施形態において発熱抵抗素子７２１〜７２ｎは、図３（ｃ）に示すように、１４４００個程度配列されている。なお、発熱抵抗素子７２１〜７２ｎは、サーマルヘッド７０の長さ方向（主走査方向）に、所定の間隔で配列され、選択的に電圧がかけられ、個々に発熱が制御される。導電層６４ａ、６４ｂは、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）などの金属、又はこれらを主成分とした合金あるいはこれら金属や合金の積層体から成っている。

また、発熱抵抗体７２の副走査方向における両側には、アルミニウム等からなる導電層６４ａ、６４ｂが、それぞれ各発熱抵抗素子７２１〜７２ｎと電気的に接続するように、グレーズ５７及び抵抗体５５上に成膜されている。さらに、サーマルヘッド７０では、発熱抵抗体７２と、各導電層６４ａ、６４ｂとを、一括して覆うように保護層５８が形成されている。さらに、発熱抵抗体７２の両端には、コモン電極部６６，６６が配置されている。

（発熱時間制御機構）
図４は、駆動制御に係る機構を示すブロック図である。なお、説明中で用いられる「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組合せなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。

図４に示すように、制御部８は、発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの駆動制御に関するモジュールとして、ラベル補正値記憶部９と、補正データ記憶部８４と、電源制御回路８６と、発熱時間制御部８１と、駆動回路３０とを備えている。また、制御部８は、不図示の外部インターフェースに接続された外部機器からの信号や、操作パネル８０からのユーザー操作に基づく操作信号が入力される。

制御部８は、発熱抵抗体７２の発熱抵抗素子７２１〜７２ｎを単位毎に個別に制御可能に構成されている。各単位は、発熱抵抗素子７２１〜７２ｎをそのライン列設方向に複数に区分したうちの一つの区分で構成され、それぞれ所定数の発熱抵抗素子を有している。本実施形態では、サーマルヘッド７０は、ヘッドフロント側及びヘッドリア側の単位で２つのグループとして平均抵抗値を持つように構成されている。さらに、サーマルヘッド７０は、そのヘッドフロント側及びヘッドリア側にて、それぞれ４つずつブロックとして構成されており、それぞれ平均抵抗値を有している。

発熱時間制御部８１は、例えば、ＣＰＵ等の各種演算処理を実行する演算処理装置で実現され、ここでは、製版動作時において、サーマルヘッド７０を駆動する際に、補正データを補正データ記憶部８４から読み出し、読み出された補正データに応じた発熱時間により各発熱抵抗素子７２１〜７２ｎを発熱させるモジュールとして機能する。本実施形態では、発熱時間制御部８１は、発熱抵抗素子７２１〜７２ｎに対する発熱時間や発熱デューティ比を制御することにより、サーマルヘッドの発熱時間を調整し、各発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの発熱時間を変化させる。なお、発熱時間の調整としては、発熱時間の制御の他、電圧を制御して発熱エネルギーを変化させるようにしてもよい。ここで、発熱時間とは、サーマルヘッドの発熱抵抗素子が穿孔するのに要する時間であり、発熱抵抗素子がオフしている時間も含む。また、発熱デューティ比とは、上記発熱時間の１周期におけるオフ時間の割合を示す比である。

また、この発熱時間制御部８１は、補正データ記憶部８４が接続されており、補正データ記憶部８４には、補正データが記憶されている。ここで補正データは、サーマルヘッドのヘッドフロント側とヘッドリア側のグループ単位で、それぞれの平均抵抗値に基づいて記憶される。さらに、補正データは、Ａ２サイズのサーマルヘッドをフロント側とリア側でそれぞれ４つずつに分割した単位ブロック毎に記憶される。また、サーマルヘッドのヘッドフロント側またはヘッドリア側の各グループ毎の補正データ及び各単位ブロック毎の補正データは、操作パネル８０を通じて、ラベル補正値記憶部９から入力される各単位グループたまはブロック毎のラベル値に基づいて作成される。ラベル補正値記憶部９には、各単位グループ及びブロック毎に属する発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの平均抵抗値が、ラベル値として記憶されている。各単位グループのラベル値（各単位グループに属する発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの平均抵抗値）及び各単位ブロックのラベル値（各単位ブロックに属する発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの平均抵抗値）は、サーマルヘッド７０の製造時に外部の抵抗値測定装置（図示せず）によって測定された各発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの抵抗値に基づいて作成される。

電源制御回路８６は、本実施形態の製版機構３におけるサーマルヘッド７０に接続された電源機構（１）８８及び電源機構（２）８９を制御するように構成される。本実施形態において、サーマルヘッド７０は、Ａ２タイプの長尺のヘッドであるため、Ａ３サイズとしてのヘッドフロント側、ヘッドリア側で、それぞれ、電源を２つ用いることによって制御されている。本実施形態においては、補正データ記憶部８４からの補正データに基づき、ヘッドフロント側及びヘッドリア側に対して、それぞれの電源を用いて制御することによって、従来と同等サイズであるＡ３サイズのグループ単位で制御可能に構成される。

（補正データの作成）
次いで、上述したサーマルヘッドの製造時における補正データの作成について、図５を参照して説明する。まず、本実施形態の発熱抵抗素子７２１〜７２ｎが、図５に示すようなヘッドフロント側やヘッドリア側のグループであって、抵抗値のバラつきを有しているものとする。

本実施形態では、その一例として長尺サイズであるＡ２サイズの用紙を印刷することに対応したサーマルヘッドであり、サーマルヘッドの素子数は、１４４００素子程度となる。この大量の素子に対して、それぞれ個別に発熱量を制御していたのでは、抵抗値の測定などの前処理に時間を要する上に、測定のための手段が必要となり、システムの構造や制御が複雑になるという問題がある。

また、全発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの抵抗値をトリミング量の増減によって一定の平均抵抗値にそれぞれ一致させるとなると、トリミング量が多い発熱抵抗素子７２１〜７２ｎほど、トリミング量が少ない発熱抵抗素子７２１〜７２ｎに比べて、構造的な劣化の度合いが大きくなって寿命が短くなってしまう問題が生じる。

図５に示すように、ヘッドフロント側及びヘッドリア側にて、トリミング処理を実施すると、すなわち、ブロック１乃至ブロック４のグループと、ブロック５乃至ブロック８のグループで、平均抵抗値に対する内部抵抗値バラつきが誤差範囲としての5パーセント以内におさまったとしても、ブロック４とブロック５の間の抵抗値については、場合によっては、５パーセントずつそれぞれの誤差が積算されることにより、最大で１０パーセントの誤差になる可能性がある。この場合、隣接する画素やブロックが、１０パーセントの誤差になってしまうと、画像濃度ムラや穿孔不良による画像不良がおきることが課題になる。

そこで、上記課題を解決するために、本実施形態におけるラベル値による補正データに基づいた補正手法は、以下のとおりである。まず、サーマルヘッド７０のヘッドフロント側とヘッドリア側において、グループ単位で平均抵抗値を算出する。そして、本実施形態では、補正データを作成するために、基準の発熱エネルギーを設定する。さらに、サーマルヘッドの長手方向の中央部となるブロック４及び５の平均抵抗値について、サーマルヘッドの製造工程で測定した抵抗値をラベル記載した値を入力する。ここで、ブロック４及び５における平均抵抗値の誤差範囲が±２．５％未満か否か判断を行う。平均抵抗値の誤差範囲が±２．５％以上であれば、サーマルヘッドに対する発熱時間を調整するために、発熱時間を調整する制御を行う。本実施形態においては、あらかじめ、所定の抵抗値の幅で発熱時間を調整する値を換算し、ラベル値として記憶する。また、ヘッドフロント側とヘッドリア側で平均抵抗値ならびにブロック４及び５の平均抵抗値をラベル値として記憶しておく。この記憶された補正データに基づいて、サーマルヘッド７０の駆動制御を行う。平均抵抗値の誤差範囲が±２．５％未満の場合には、基準の制御を行う。

ここで、本実施形態において上述した手法に、具体的なデータを交えて、サーマルヘッドの発熱時間を補正するデータを作成する例を説明する。ヘッドフロント側の平均抵抗値を３８００Ω、ヘッドリア側の平均抵抗値を４３００Ωとする。そして、本実施形態におけるブロック４の平均抵抗値を３９００Ω、ブロック５の平均抵抗値を４１００Ωとする。本実施形態では、基準の製版パワーを０．０６８７Ｗ／ｄｏｔ、基準の製版時間：３８０μｓとして、穿孔させると、ヘッドフロント側のブロック４は全体的に穿孔が小さく、ヘッドリア側のブロック５は全体的に大きくなり、その結果、サーマルヘッドの中央部における穿孔差が顕著になり、濃度ムラが発生してしまう。本実施形態では、図６に示すように、ブロック４は抵抗値が約+５％分、時間を４００μｓ（時間５）を適用し、ブロック５は抵抗値が約−５％分、時間を３６０μｓ（時間１）を適用する。すなわち、ブロック４及び５の平均抵抗値と全体平均抵抗値との差が±２．５％未満となるように発熱時間を調整する。本実施形態において、図６に示すように、補正データ記憶部８４にて、平均抵抗値のバラつきによって、時間１乃至５の発熱デューティ比を記憶しておく。なお、本実施形態においては、発熱デューティ比に基づいてチョッピング制御を行ったが、図７に示すように、発熱パルス幅による制御を行ってもよい。

なお、本実施形態においては、中央部の境界部分のブロック毎の平均値に応じて制御を行ったが、このブロック内におけるサーマルヘッドの発熱抵抗素子に注目して、中央部分の隣接する複数の発熱抵抗素子の平均抵抗値に基づいて、補正するように構成してもよい。この場合、中央部分の必要最低限の発熱抵抗素子に対して、補正データによる制御を行うことができる。また、本実施形態において、Ａ２サイズのサーマルヘッド７０においては、ヘッドフロント側とヘッドリア側で平均抵抗値を持つように構成されているが、サーマルヘッドの中央部で、さらに、細かくブロック毎に分割されていてもよい。

次に、図８の工程図を参照して、上述した手順で決定する補正データを用いた単位グループ毎及び単位ブロック毎の発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの発熱制御を含む、サーマルヘッド７０の製造から駆動までの手順について、説明する。

同図に示すように、まず、ステップＳ１０１のグレーズ基板の作製工程で、基板本体５６上に、スクリーン印刷等により、グレーズ５７を形成する。このとき、グレーズ５７上面において、発熱抵抗素子５７ａをライン状に形成する。

次いで、ステップＳ１０２の発熱抵抗素子成膜工程において、グレーズ５７の上に抵抗体５５及び発熱抵抗体７２を形成する。この発熱抵抗体７２の形成は、例えば、真空蒸着やスパッタリング等の薄膜形成技術を用いて行う。

次いで。ステップＳ１０３のアニール処理（加熱処理）において、発熱抵抗体全体を加熱する。このアニール処理により、製造過程において発熱抵抗体７２に生じた局所的な結晶の歪みを解消し、発熱抵抗体７２全体の発熱素子の結晶性を高めることで、発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの膜構造が安定化する。

次いで、ステップＳ１０４の電極層成膜工程において、発熱抵抗体７２上の全面に、所望の厚さの導電層６４を形成する。導電層６４は、スパッタリング等の薄膜形成技術により形成されてもよいし、スクリーン印刷工法により形成されてもよい。

次いで、ステップＳ１０５のフォトリソグラフィー及びエッチング工程で、フォトリソグラフィーとエッチングによってパターニングし所望の領域の導電層６４を除去する。より具体的には、サーマルヘッド７０の長手方向に、所定の間隔で配列されて形成され、かつ発熱抵抗体７２が露出するように、導電層６４を除去する。この工程によって、導電層６４は、コモン電極部６６側の第１の導電層６４ａと反対側の第２の導電層６４ｂとに電気的に分離される。次いで、ステップＳ１０６の保護膜形成工程では、最上層に保護層５８を形成する。

次いで、ステップＳ１０８のトリミング処理工程で、作製された各発熱抵抗体７２の抵抗値を調整するためにトリミングを行う。このトリミング処理では、各画素を構成する発熱抵抗素子７２１〜７２ｎについて、導電層６４ａと６４ｂとの間にパルス通電を複数回行うことにより、発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの抵抗値を変化させ、各ドットでの発熱抵抗体７２の抵抗値を所望の抵抗値に調整する。なお、本実施形態において、このステップＳ１０８では、抵抗値のバラつきの程度を、サーマルヘッドのヘッドフロント側及びヘッドリア側において、所望の範囲内に縮めればよい。

次いで、ステップ１０９にて、発熱抵抗体７２の抵抗値の測定を行い、ステップ１１０にて、フロント側及びリア側のヘッドにおける、単位グループ毎及び単位ブロック毎の平均抵抗値を算出する。なお、本実施形態では、発熱抵抗素子７２１〜７２ｎは１４４００素子程度あり、これを２分割して、ヘッドフロント側、ヘッドリア側として設定することができる。さらに、これらのサーマルヘッドをそれぞれ４等分して単位ブロックを形成する。なお、単位ブロックにおいても、発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの等分数は、４等分に限らず任意である。特に、単位ブロックについては、グループ間でそれぞれ隣接する単位ブロックの平均抵抗値を算出しておくことが好ましい。

次いで、ステップ１１１の補正データ作成工程にて、算出された抵抗値に基づき、記録時における通電制御用の補正データを、先に説明した手順で各単位グループ毎及び単位ブロック別に作成する。

その後、この作成された補正データは、制御部８のラベル補正値記憶部９を通じて、補正データ記憶部８４に格納される。

（製版動作）
次に、以上の構成を有する孔版印刷装置１における製版動作について説明する。

先ず、製版機構３において、プラテンローラ１３と原紙送りローラの回転により長尺状原紙１０を搬送し、サーマルヘッドユニット１２へと送り出す。サーマルヘッドユニット１２では、原稿読取機構２で読み取った画像情報に基づきサーマルヘッド７０の各発熱抵抗素子７２１〜７２ｎが選択的に発熱することによって、長尺状原紙１０に対し、感熱穿孔し、孔版原紙１５を製版する。

このとき、サーマルヘッド７０の駆動時には、ラベル補正値記憶部９により測定された抵抗値に基づいて、補正データを補正データ記憶部８４から読み出し、発熱時間制御部８１において、読み出された補正データに応じた発熱時間となるように発熱時間を調整し、駆動回路３０を制御し、各発熱抵抗素子７２１〜７２ｎを発熱させる。

発熱時間制御部８１は、原稿読取機構２で読み込まれた画像データを解析し、印刷画像の画線部に対応させて穿孔するために、各画素のドットに応じた発熱エネルギーとなるように、画素毎の発熱時間を算出する。このとき、補正データを参照し、各発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの抵抗値に応じて、発熱時間を伸縮させる。具体的には、ラベル補正値記憶部９により、製造過程において測定された抵抗値に基づいて、サーマルヘッドの中央部の状態において、画像ムラをなくすような状態となるように、単位ブロック及び単位グループで各発熱抵抗素子７２１〜７２ｎの発熱時間を補正する。

そして、発熱時間制御部８１は、駆動回路３０に信号を送信し、この補正された発熱時間に従って、サーマルヘッド７０を加熱し、印刷画像の画線部に対応させて穿孔し、製版を行う。なお、印刷駆動時にあっては、製版された孔版原紙１５の先端を版胴１６の原紙クランプ部１８でクランプし、このクランプした状態で版胴１６が回転されて孔版原紙１５を版胴１６の外周面に巻き付け装着する。そして、印刷用紙２２がスキージロール４７とプレスロール１７との間で版胴１６及び孔版原紙１５とともに押圧され、印刷用紙２２に孔版原紙１５の穿孔部分からインクが転写されて画像が印刷される。

ここで、図９を参照して、本実施形態において、本実施形態の制御を行った場合と行っていない場合に分けて、サーマルヘッド７０の中央部の画像の比較を説明する。図９において、破線にて、中央部を示す中央線を示す。本実施形態の制御を行っている図９（ａ）については、本発明の制御を行っていない図９（ｂ）に対して、サーマルヘッド７０の中央部の穿孔バラつきが比較的減少していることがわかる。また、さらに、拡大した図を図９（ｃ）及び（ｄ）に示す。本実施形態においては、顕著にバラつきが減少していることがわかる。

以上説明したように、本実施形態によれば、トリミング量を規定以上に増大することなく、すなわち、耐久性を劣化することなく、抵抗値のバラつきによる画像濃度ムラを抑制することができる。また、本実施形態においては、ハード構成が複雑になることはなく、画像におけるボソツキや上述した耐久性を抑制できる。

１ 孔版印刷装置
２ 原稿読取機構
３ 製版機構
４ 印刷機構
５ 給紙機構
６ 排紙機構
７ 排版機構
８ 制御部
９ ラベル補正値記憶部
１０ 長尺状原紙
１２ サーマルヘッドユニット
１３ プラテンローラ
１４ 原紙カッタ
１６ 版胴
１７ プレスロール
１８ 原紙クランプ部
２０ 基板
２２ 印刷用紙
２３ 給紙台
２４ スクレーパ
２５ ピックアップロール
２７ ガイドロール
２８ タイミングロール
３０ 駆動回路
３２ 用紙剥取爪
３３ 用紙搬送機構
３４ スタッカ部
３５ 排版誘導ベルト
３６ 排版ローラ
３７ 排版ボックス
３８ 汚染防止ガイド
４７ スキージロール
５５ 抵抗体
５６ 基板本体
５７ グレーズ
５８ 保護層
６４ａ、６４ｂ 導電層
６６ コモン電極部
７０ サーマルヘッド
７２ 発熱抵抗体
７２１〜７２ｎ 発熱抵抗素子
８０ 操作パネル
８１ 発熱時間制御部
８３ 外部インターフェース
８４ 補正データ記憶部
８６ 電源制御回路
８８ 電源機構（１）
８９ 電源機構（２）
１２１ アルミ放熱板
１２３ ＩＣカバー
１２４ ナット
１２２ コネクタ

Claims (2)

1. ライン状に複数の発熱抵抗素子が配列される発熱抵抗体を発熱させるサーマルヘッドを駆動するサーマルヘッドシステムであって、
   前記発熱抵抗体をラインの延在方向にＭ個（Ｍは２以上の自然数）に区分し、所定数の前記発熱抵抗素子によってそれぞれ構成される単位グループとし、
   前記単位グループ及び前記単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子をそれぞれ発熱させたときの平均抵抗値をそれぞれ記憶し、
   前記平均抵抗値に基づいて算出され、かつ前記単位グループ及び前記単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子のそれぞれの発熱時間の補正データを記憶する補正データ記憶部と、
   前記補正データ記憶部に記憶された補正データに基づいて、前記単位グループ及び前記単位グループの隣接する複数の発熱抵抗素子をそれぞれ制御する発熱時間制御部と、
   を備えることを特徴とするサーマルヘッドシステム。
2. 前記単位グループをラインの延在方向に、さらに、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）に区分し、所定数の前記発熱抵抗素子によってそれぞれ構成される単位ブロックとし、
   前記単位グループ及び前記単位グループ間で隣接する単位ブロックをそれぞれ発熱させたときの平均抵抗値をそれぞれ記憶し、前記平均抵抗値に基づいて算出され、かつ前記単位グループ及び前記隣接する単位ブロックのそれぞれの発熱時間の補正データを記憶する補正データ記憶部と、
   前記補正データ記憶部に記憶された補正データに基づいて、前記単位グループ及び前記単位グループ間で隣接する単位ブロックをそれぞれ制御する発熱時間制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載のサーマルヘッドシステム。