JP2534987B2

JP2534987B2 - 熱転写記録装置及び記録方法

Info

Publication number: JP2534987B2
Application number: JP61067402A
Authority: JP
Inventors: アーリツヒマンアービン
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: EP0198813A2; ATE76814T1; DE3685513T2; EP0198813A3; CA1250484A; EP0198813B1; US4556892A; DE198813T1; JPS61227089A; DE3685513D1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は熱転写印刷すなわち記録装置に関し、より詳
細にはインキ受容シート上にトーンすなわちグレースケ
ース像を記録するのに用いる熱転写記録装置及び記録方
法に関する。

特願昭60−268274号（特開昭61−137760号）、特願昭
60−243807号（特開昭61−154998号）及び特願昭60−24
3808号（特開昭61−154996号）には一体型感熱記録層を
含む感熱紙や透明材料上に電子像信号により画定される
トーンすなわちグレースケール像を熱記録するための閉
ループシステム及び方法が開示されている。

上記記録像は、像信号により特定される所望の目標密
度すなわちトーンをそれぞれもつた多数の微小なピクセ
ルエリアのマトリクスアレイにより形成される。各ピク
セエリアのトーンは中間調リソグラフイツク印字と類似
の方法でそこに記録されるドツトのサイズを変えること
により変えられる。

感熱記録層の性質はドツトを形成するために加えられ
る熱エネルギ層の増大と共に漸増するようにされてい
る。ドツトサイズを精密に制御するために、前記出願に
開示された熱記録システムは、ドツトを形成中に光検出
器により光学的に監視してピクセル密度を制御するよう
な閉ループ制御システムを使用している。この情報は制
御システムに帰還されそこで目標密度を示す信号と比較
される。この比較に基いて、制御システムは熱エネルギ
の印加を調整し所定比較値に達するまでドツトサイズを
漸増する。その後、熱エネルギの印加が終止する。

ピクセル密度の精密な制御を行う要点は光学監視装
置、すなわち光検出器が必要な帰還を行うのにさえぎる
もののないドツト形成視野を持つように記録装置を構成
することである。

記録媒体が不透明ベースシートを有する感熱紙である
場合には、前記特願昭60−268274号に開示の如く、好ま
しくは熱エネルギは熱印字ヘツドにより感熱紙裏面から
ベースを通つて加えられて前面の記録層内にドツトを形
成し、そこから印字ヘツドよりさえぎられることなくド
ツト形成を監視することができるようにする。また，記
録媒体が透明材の場合には、前記特願昭60−243807号、
特願昭60−243805号に開示されているように、前記記録
層の前面に係合する光反射バツフアシートを通つて印字
ヘツドにより熱が加えられ、前記透明材を通して裏面か
ら光検出器によりドツトが形成されている記録層の反射
光レベルを読み取りドツト形成を監視する。

一体型感熱記録層を含む感熱媒体上に記録を行うのと
は対照的に、公知のもう一つの熱記録法は熱転写リボン
を使用している。リボンは可撓性ベース層すなわち膜の
一面に塗布された可溶性インクすなわちマーキング層を
含んでいる。リボンはインク受容紙、すなわち普通紙と
接触して配置され、インク層は受容紙と対面関係とされ
ている。次に、ベースが裏面から選択的に加熱される。
インクを溶解すなわち液化するのに充分な温度上昇が与
えられたエリアでは、インクの転写が生じて用紙上にマ
ークやドツトを形成する。

この種の記録装置の主な利点は通常の安価な用紙を受
容紙として使用し、高価な特殊の感熱紙を使用する必要
がないことである。

熱転写技術を使用して高品質トナー像記録を行うに
は、ピクセル密度（ドツトサイズ）を精密に制御するこ
とが重要である。従つて、熱転写像記録装置にドツト監
視及び帰還制御概念を織り込むことが非常に望ましい。

公知のいくつかの熱転写装置は電流の印加に応答して
加熱される抵抗素子印字ヘツドを使用している。ヘツド
はリボンの裏面と係合して熱エネルギを加え、ベースを
介してインクを溶解し転写を行う。ドツトの形成は不透
明な受容紙と一般的に不透明なリボンとの間で生じるた
め、可視的に監視することができない。しかしながら、
たとえリボンの裏側からドツトの形成が見られたとして
も、重畳する印字ヘツドのため帰還の目的でホトダイオ
ードによりドツト形成を監視することは困難である。

帰還制御概念を熱転写記録装置に一体化する前に、２
つの問題点を解決しなければならない。第１に、リボン
の裏側からインク転写すなわちドツトサイズを監視可能
なように可視指標を設けなければならない。第２に、可
視指標と光検出器間の光路が、リボン裏面に作用してそ
れを加熱するような素子によつて妨げられることがない
ようにしなければならない。

抵抗素子印字ヘツド等の外部熱エネルギ印加装置によ
り熱転写リボンを選択的に加熱する別の方法として、公
知のいくつかの熱インクリボンはその多層構造内に内部
加熱素子として働く電気抵抗層を含んでいる。使用時に
は、リボン裏面と接触する一対の互いに隔離した電極間
に記録信号電圧が加えられる。これにより電極間の抵抗
層に電流が生じる。電流により抵抗層に熱が発生し、イ
ンク層に伝達されて転写を行う。

抵抗層熱転写リボン、熱記録装置及びそれらと共に使
用するようにされた構成要素の代表例については、米国
特許第4,477,198号、第4,470,714号、第4,458,253号、
第4,345,845号及び第4,329,071号を参照されたい。ま
た、IBMテクニカルデイスクロージヤビユレチン、1
976年１月、第18巻、第８号、第2695頁の“電流パルス
加熱特殊リボンを使用した熱転写プリンタ”も参照され
たい。

前記米国特許第4,345,845号は定電流源ではなく電圧
源により電極を駆動する帰還制御装置に関する。この装
置は印字点における内部リボン電圧を表わす電気信号を
帰還に使用している。しかしながらこの特許はビクセル
密度すなわちドツトサイズを表わすかもしくはそれに比
例する可視指標を提供しようとするものではない。

また、フアクシミリ装置に使用する電子熱記録紙内に
一体型抵抗層を設けることも知られている。代表的に、
このような用紙は紙でできたベースすなわち支持層と、
充分な抵抗率を有しそこを流れる電流に応答してジユー
ル熱を生じるベース層上の導電層と、発熱導電層頂部に
塗布された幾分導電性の感熱記録層からなつている。頂
部記記録層と接触する間隙のとられた電極間に記録信号
電圧が加えられる。記録及び導電層の相対抵抗率値は電
流が第１の電極から記録層を通つて下層の導電層へ流
れ、導電層に沿つて横向きに第２の電極へ向い次に記録
層を通つて第２の電極へ戻るようにされている。導電層
内の電流は熱を発生し、それは上方の記録層に向つて流
れ内部の感熱染料を変色もしくは変調させて可視マーク
すなわちドツトを生成する。

導電及び熱反応記録層を塗布した内部導電加熱層を有
する記録紙の代表例については、タピー（Tappi）、197
6年10月、第59巻、第10号、第92,93頁に記載のダブリ
ユ，シモツマ他、の論文“電子感熱記録紙ならびに米国
特許第4,133,933号、第3,951,757号及び第3,905,876号
を参照されたい。

熱転写リボンもしくは熱記録紙に抵抗加熱層を折り込
む一つの利点は、互いに隔離した１対の電極を用いて２
電極間の間隔と一致するエリア内に記録ドツトを形成さ
れるように電極間に記録信号が加えられることである。
電極間の間隔は従来の外部印字ヘツドによりさえぎられ
ないため、ドツト形成やインク転写の指標を光学的に監
視する“窓”として役立つことである。

本出願人により、本願と同日付で出願された“熱転写
リボン”の発明に関する特許出願特願昭61−67401号
（特開昭61−27081号）には多層熱転写リボンが開示さ
れている。前記リボンは中間に抵抗すなわち内部加熱素
子層を有し、可溶インク層が抵抗層の全面に支持され感
熱及び導電指標層が抵抗層の裏面に支持されている。抵
抗層内に発生する熱に応答して、全面上のインクが溶解
して受溶紙へ転写され記録ドツトを形成し、対応するマ
ークやドツトが裏面上の指標層内に形成される。指標マ
ークは記録ドツトすなわちドツトが記憶されるピクセル
エリアの密度に比例し、リボンの裏面にマークを与えて
帰還制御に使用することができる。

従つて、インク受容紙上にトーンすなわちグレイスケ
ール像を記録するように構成され、且つ一面に可溶イン
ク層を有し反対面に指標層を有してインク層から受溶紙
へのインクの転写により生じるピクセル密度の指標を与
える熱転写リボンを使用する熱転写記録装置及び方法を
提供することが本発明の目的である。

リボンに記録信号を与えて指標マークを光学的に監視
し、制御装置に帰還して記録ドツトサイズすなわちピク
セル密度を正確に制御する装置及び方法を提供すること
も本発明の目的である。

本発明は特別に構成された熱転写リボンを使用して、
さまざまな密度のピクセルエリアで表わされる像をイン
ク受容紙上に記録する熱転写記録装置を提供する。

リボンは多層構造であつて熱転写インク層を一面に有
し、感熱及び導電指標層を反対面に有し、且つ流れる電
流に応答して（発熱する抵抗層を含んでいる。抵抗層は
インク層と指標層との間に両者と熱伝導関係で配置さ
れ、インク層に熱を加え受容紙にインクを転写して選定
ピクセルエリア内にドツトを記録し、且つ指標層に熱を
加えて光学的に検出可能な対応するマーク及び、記録ド
ツトのサイズに比例する指標層の対応するピクセルエリ
ア部を形成する。これは指標層の対応するピクセルエリ
ア部の密度がドツトを記録するピクセルエリアの密度を
示すことを意味する。インク及び指標層は記録ドツト及
び対応するマークのサイズがこのようなドツトやマーク
を形成するために加える熱量の増加と共に増大するよう
に構成されている。

記録装置は所望像の各ピクセルエリアの所望密度を示
す電子像信号を受信するようにされている。記録準備と
して、リボンをインク受容紙と対向関係に配置しインク
層をそれと動作上係合させる。インクの実際の転写は目
に見えないため、本装置は帰還の目的でテープ裏面の指
標層内に形成された指標マークを使用する。

本発明の装置は電気記録信号を指標層の選定ピクセル
エリア部に加えて抵抗層に発熱電流を流し、各選定ピク
セルエリア内にドツトを形成し指標層の対応する各ピク
セルエリア部内に対応するマークを形成する印字ヘツド
組立体の形状の装置を含んでいる。好ましくは間隔のと
られた電極対を含む信号印加装置は指標層の対応するピ
クセルエリア部へのアクセスを阻止しないように構成し
て光学的監視を容易にする。

帰還を行うために、本発明の装置は指標層の対応する
ピクセルエリア部の密度を光学的に監視して各選定ピク
セルエリアの密度を示す密度信号を与える要素を含んで
いる。これらの密度信号は次に像信号と比較され各選定
ピクセルエリアに対する比較値信号が与えられる。

本発明の装置には印字ヘツド電極を作動させる論理装
置が設けられている。論理装置は最初に像信号に応答し
てリボンの選定にピクセルエリアに対応する部分への初
期熱印加を調整し、各ピクセルエリアに対してドツト及
び所望密度に達するのに必要なものよりも小さい初期サ
イズを有する対応するマークを形成する。その後、論理
装置は密度比較値信号に応答してその後の熱印加を調整
し、各選定ピクセルエリアに対して所定の密度比較値に
達するまでドツト及び対応するマークサイズを漸増させ
る。

本発明はまた、特殊構成リボンを使用した熱転写記録
法を提供する。

［実施例］本発明はインク受容紙上にトーンすなわちグレイスケ
ール像を記録する特殊構成熱転写リボン10を使用した熱
転写記録装置を提供する。本発明を実施した記録装置の
構造と動作を理解するために必要な背景を提供するため
に、最初に前記特願昭61−67401号（特開昭61−227081
号）の主題であるリボン10について第１図を参照として
説明する。

リボン10は多層構造すなわち積層であり、底部から頂
部へかけて、熱転写インク層12、電気抵抗加熱素子層14
及び感熱及び導電指標層16からなつている。

第２図において、リボンは白色もしくは着色普通紙、
もしくは層12から熱転写されるインクを受容可能な任意
の紙質のシート材の形状とすることができるインク受容
像記録紙18と動作上接触配置される。

単に説明の都合上、本明細書ではシート18と係合する
ように構成されたリボン10のインク層側を前面とする。
このようにして、指標層16はリボン10の背面となり、抵
抗層14は前面層12と背面層16間のリボン積層の中間部に
配置される。

インク転写を行うために、指標層16を一対の間隔のと
られた電極20及び22と接触させる。一般的に、電極間間
隔はシート18上に記憶されるドツトやマークの最大サイ
ズにより決定される。80ドツト/cm（200ドツト／イン
チ）の分解能に対して、最大ドツトサイズはおよそ0.12
5mm（0.005インチ）であり、電極20及び22はそれに応じ
て配置される。

第１すなわち信号印加電極20は線図で示す副制御装置
24の記録信号出力端子へ電気的に接続され、後者は熱転
写像記録装置と呼ばれる。出力端子は記録電圧信号VT_S
を供給する。第２すなわち反対電極22は副制御装置24の
帰路端子に対して共通大地電位に接続すなわち設定され
ている。

記録信号V_Sの印加に応答して、電流方向矢符を有する
電流径路表示線Ｉで示すように、リボン構造中を電極20
から導電指標層16を通つて下層抵抗層14へ、層14に沿つ
て反対電極22へ向い、次に層16を通つて再に反対電極22
へ行く電流径路が確立される。

電極20と22間の抵抗層16部分を流れる電流によりこの
領域に熱が発生する。層14は層12及び14と熱伝導関係に
あり、熱は上下に伝達されて層14の両面の層12及び16の
一致部に熱活性化反応を生じる。

層14からの熱入力に応答して、層12の対面部のインク
は溶解する。すなわち固体から液状へ変化して用紙18へ
転写される。同時に、発熱の一部は指標層16へ伝達され
て内部の感熱染料を活性化して変色させ、層12からのイ
ンクの転写により用紙18上に形成されるドツトサイズす
なわちピクセルエリア密度に比例する光学的に検出可能
なドツトやマークをリボン10の裏面に与える。

リボン10は指標層を内蔵していて可視すなわち光学的
に検出可能なマークを与え、それは線図で示す光検出器
26のような光学監視装置により感知される。好ましく
は、光検出器26は電極20及び22間の層16部分で反射した
光のレベルを測定して、この情報を副制御装置24へ送り
そこで後記する方法でドツトサイズをより精密に制御す
るのに使用される。

本発明を実施したリボン構造はいくつかの利点を有し
ている。第１に、監視のために接近可能なリボン背面上
のドツト形成の指標を与える。これは受容紙18とインク
層12の不透明性により観察が妨げられるインク層と受容
紙との界面で実際のドツト形成が生じるために必要であ
る。第２に、リボン構造の内側に抵抗層を設けることに
り、指標マークが形成される層16領域の縁の外側に配置
された間隔のとられた電極を使用して熱を発生すること
ができる。このようにして、熱転写リボンの背面と係合
するように構成された従来の外部発熱印字ヘツドの場合
のように電極が指標マークをさえぎることがない。

図示する三層リボン10において、抵抗層14はインク転
写を行つて層16内の感熱染料を活性化して対応する指標
マークすなわちドツトを形成する抵抗加熱素子としてだ
けでなく外側層12の可撓支持体として働く。

好ましくは、層14はポリマーすなわち樹脂膜であり導
電性カーボン粒子をロードして膜の高抵抗率を低い抵抗
値へ低減し、かなり低い信号電圧で充分な電流を流して
インク転写及び指標層16内の感熱染料の活性化を行うの
に必要な熱量を発生する。

リボン10に使用するのに適した抵抗層材の例として、
導電粒子カーボンブラツクを有するポリカーボネート膜
や脂肪族ポリウレタと導電粒子カーボンブラツクを有す
るウレタンアクリルコポリマの混合物であるポリマが含
まれる。これらの材料は米国特許第4,477,198号及び他
のさまざまな特許及びそこで引用されている技術文献に
詳記されている。

また、抵抗層14はそれ自体が米国特許第4,470,714号
に記載されているような金属ケイ化物等の無機抵抗材被
覆を有するマイラー等のポリマ支持膜からなる積層形状
とすることができる。

代表的に、抵抗層14は0.01〜0.02mmの範囲の厚さを有
し前面には代表的に0.002〜0.008mmの範囲の厚さを有す
る可溶サーモプラスチツクもしくはワツクスベースイン
クすなわちマーキング層12が被覆されている。リボン10
に使用できるインク層の公式の代表例は米国特許第4,47
7,198号及び第4,384,797号及びさまざまな特許及びそこ
に引用されている技術文献に開示されている。

リボン10裏面の指標層16は２つの所要特性を有する。
第１に、層の厚さに充分な電流を貫流させて層16の外面
と接触する各電極20及び22と下部抵抗層14間に電流経路
Ｉを確立するような充分な導電性でなければならない。
また、材料組成は抵抗層14内の電流により発生する熱に
応答して熱活性化してリボン背面上に可視すなわち光学
的に検出可能なマークを生じるものでなければならな
い。

指標層16に使用するのに適した一種の材料は指標機能
を与えるための感熱指標成分と層の抵抗率を低減して充
分な電流を流すための導電成分とを分散させたポリマ結
合剤からなつている。

代表的に、感熱指標成分は感熱記録紙に広く使用され
ているロイコ（Leuco）型染料の形状をとることができ
る。導電成分はヨウ化第一銅等の金属ヨウ化物の形状を
とることができる。指標層14に混合できるさまざまな成
分の広範な説明については、米国特許第3,905,876号、
第3,951,757号及び第4,133,933号を参照されたい。ま
た、前記ダブリユ．シモツマ他による“電子感熱記録
紙”も参照されたい。

説明の目的で、第３図に電極20及び22間のリボン10の
横方向に延在するピクセルエリア部PAを垂直点線28及び
30で境界をつけて示す。PA部内の個々の層の対応部を12
a,14a及び16aとする。ドツトが形成される用紙18の対応
するピクセルエリア部を18aで示す。PA部は電流径路Ｉ
の確立時に影響を受けるリボン10のピクセルエリア部を
表わし、ピクセルエリア部PAの実際のサイズと形状は疑
いもなく線28及び30で境界をつけて示す部分とは幾分異
なることを理解されたい。

リボン10の好ましい使用方法は層16の外面と接触する
実質的に等しい表面エリア端32を有する一対の電極20及
び22を設けることである。これは電流経路Ｉの確立時に
抵抗層14の部分14aに実質的に一定の電流密度を誘起し
て、発熱が一方の電極付近に集中せずにPA部の幅にわた
つて幾分均一になるように行われる。

層12のインクが溶解する前に、最小活性化温度に加熱
しなければならない。同様に、最小活性化温度に達する
まで指標層16内の染料は変色しない。好ましくはインク
層12及び指標層16を形成する組成は、各最小活性化温度
が一致もしくは少くとも接近するように処方される。

最小活性化温度を得るのに充分な14a部からの伝達熱
量に応答して、12a部内のインクの一部34が溶解し用紙
部18aへ転写されてその上にマークやドツト36を形成
し、対応するピクセルエリア部16a内の感熱指標層の一
部38が変色して光検出器26の電極間に可視すなわち光学
的に検出可能なドツトやマーク40を形成する。12a及び1
6a部内の反応が共通熱源によりトリガされるため、指標
ドツト40のサイズは転写ドツト36のサイズに比例する。
２つのドツトの比例性すなわち密度は経験テストにより
決定して校正係数を求め、それを光検出器の読取値に加
えてドツト36の実際のサイズすなわちドツト36を形成す
る用紙18上のピクセルエリア部18aの密度を計算する。

トツトマトリクス文字やグフイツクシンボル等の２進
（白黒）記録応用に使用する均一なサイズのドツトを主
として作るように設計された従来技術の熱転写装置と異
なり、リボン10はドツトサイズすなわちピクセル密度を
変えてトーンすなわちグレイスケール像を記録すること
ができる装置に使用するように設計されている。熱転写
ドツト36及び対応する指標ドツト40のサイズはドツト形
成のために加えられる熱量の関数である。すなわち、ド
ツトサイズはドツトを形成するために加える熱量と共に
漸増する。

12a部内のインクの初期溶解及び対応するピクセルエ
リア部16a内の熱染料の対応する活性化により、（PA部
の表面積に較べて）小さな初期ドツト36及び40が形成さ
れる。連続熱入力に応答して、ドツトは面積が漸増す
る、すなわち“成長する”。熱入力が終止すると、リボ
ン10内の残熱によりドツトはもう少し大きく成長する
が、そこで成長は終止する。熱入力が再開されると、最
小活性化温度に到達した時にドツト成長が再開される。
PA部の表面積とほぼ等しいフルサイズドツトが形成され
るまでドツト成長は継続する。PA部の境界の外側で、温
度は最小活性化温度よりも低い点まで降下し、電流径路
Ｉをまだ電流が流れているかも知れないという事実にも
かかわらずドツトサイズのこれ以上の増大を自動的に禁
止する。

このようにして、記録ドツト36及び40は小型で開始し
てドツトを形成するために加える熱量の増大と共にサイ
ズが漸増する。熱の印加は連続的に行うこともでき、こ
の場合熱入力が終止する、すなわちドツトがフルサイズ
に達するまでドツトサイズは中断することなく漸増する
か、もしくは一連の信号電圧パルスを加えて対応する熱
入力パルスを生じることによりドツトサイズを段階的に
漸増することもできる。

図示するリボン10は３つの基本層12,14及び16しか持
たないものとして説明したが、本発明の精神と範囲から
逸脱することなくリボン構造に任意に付加層を含むこと
ができる。このような任意の層は抵抗層14とインク層12
の間及び／もしくは抵抗層14と指標層16の間に配置され
るものと考えられる。機能上、このような任意層は（例
えばインク層12の次にインク放出層を設けて）インク転
写を容易にし、さらに／もしくは抵抗層14から２つの最
外層12及び16への熱転写を増進すなわち集中させる。

リボン10を使用して受容紙18上にトーン像を記録する
ように特別に構成された熱転写像記録装置42を第４図に
線図で示す。図示する装置42は所望像を画定するピクセ
ルエリアラインが順次記録されるライン記録型である。

装置42のさまざまな構成要素が給紙貫通溝44を有する
水平ベース部材43上に支持されている。白色普通紙の形
状の記録紙18がベース部材43上に支持されたロール46か
ら供給される。ロール46から用紙18は溝44の一方側に載
置された圧力ローラすなわちプラテン48と溝44の反対側
の印字ヘツド組立体50により支持された（図示せぬ供給
リールと巻取リール間を延在する）横方向に延在する定
長リボンとの間を通過する。組立体50の下で用紙18は溝
44を通つて一対の用紙進行すなわちラインインデクスロ
ーラ51及び52と噛合する。これらの要素の集合体が用紙
18を像記録動作位置へ支持する。

第５図に示すように、印字ヘツド組立体50は電気的絶
縁材でできた板状支持体53を有している。支持体53には
横方向に延材する細長い溝すなわち開口54が形成されて
おり、複数の信号電極の自由端が対応する複数の間隔の
とられた反対電極56と噛合関係で延材する“窓”を画定
する。

各電極は別々の電気接点を有し、その自由端との反対
端は印字ヘツド信号プロセツサ及び制御装置24により制
御される給電源58により作動するマトリクススイツチン
グ装置57に接続されている。リボン10は部材53上に支持
され窓54と重畳して電極55及び56の自由端がリボン10の
裏面で指標層16と係合するようにされている。

最初の２つの電極間のピクセルエリアＡ内にドツトや
マークを印字するために、第１の反対電極56xと対をな
す第１の信号電極55aへ記録信号V_Sが加えられる。すな
わち、印字ヘツド信号プロセツサ58がマトリクススイツ
チング装置57を作動させてV_Sを電極55aへ加え、反対電
極56xはV_Sに対して大地電位まで降下して両者間に電流
径路Ｉが確立し抵抗層14の対応部に熱を発生する。次の
ピクセルエリアＢに選択的にドツトを印字するために、
第１の反対電極56xと対をなす電極56bに信号電圧V_S加え
られる。第２の信号電極56bを次の反対電極56yと対とす
る等により次の隣接ピクセルエリアＣ内にドツト印字さ
れる。溝54の全長に対してさらに（図示せぬ）電極対が
設けられている。適切なソフトウエア及びマトリクスス
イツチング技術を使用して、ライン内の各ピクセルエリ
アに対応する電極対を個々にアクセスすることができ
る。

溝54が画定する観察窓と係合関係において印字ヘツド
組立体50の前方に、記録を行う現在の行内の各ピクセル
エリアの密度を光学的に監視するためのホトセル検出器
すなわちセンサ26が配置されている。

好ましくは、検出器26は組立体50上の隣接電極対55及
び56と数及び間隔が同じで電極間の層16の対応するピク
セルエリア部からの反射光を受光するホトダイオード等
の線型アレイ（第４図に符号60で示す）を有している。
しかしながら、ホトダイオード60のサイズや間隔が電極
対と異なる場合には、ホトダイオード60列と観察窓54と
の間に補償光学要素を設けてドツト監視工程の効率を最
大限とすることが望ましい。

装置42に使用するのに適した一種の市販型検出器26は
レチコン社製のＧシリーズイメージセンサであるホトダ
イオードアレイはおよそ40個/mm（1000個／インチ）の
ピツチである。８個/mm（200個／インチ）の電極を有す
る印字ヘツド組立体50と共に使用すると、ピクセルエリ
アはホトダイオードエリアの５倍となりホトダイオード
がピクセルエリア全体を“見る”ことができないことを
意味する。この状態では大きなピクセルエリアの焦点像
を小サイズのホトダイオードに与えるように働く対物レ
ンズ62を光路に配置して修正することができる。

溝54と係合する層16部分からの周囲反射光レベルを感
知することができるが、効率を向上して不変の高信頼度
の密度読取値を得るためにこのエリアに補充照明を行う
のが望ましい。

実施例において、装置42は組立体50の前方上部に配置
されて観察窓54と係合する層16の細片上に光を向けるラ
ンプ66と付随反射板68の形状の照明源64を含んでいる。
ホトダイオードは赤外波長に対して極めて敏感であるた
め、好ましくは赤外放射の少ない蛍光ランプ等のランプ
66を使用してピクセル密度情報を運ぶ可視光線帯の帯外
エネルギによるホトダイオードの過負荷を防止する。ま
た、選定したランプ66がスペクトル出力にかなりの赤外
成分を含んでいる場合には、ホトダイオード60の前方に
赤外阻止フイルタ70（点線で示す）を任意に配置して誤
読取りを最少限とする。

第４図において、制御装置24の機能要素を点線の囲い
内にブロツク図で示す。

要旨18上に白黒像の記録を行うために、像マトリクス
のピクセル毎密度を決める電子像データ入力信号がグレ
イスケール基準信号バツフアメモリ72等をこれらの信号
の受信装置へ送られる。好ましくは、像信号は像処理コ
ンピュータもしくはデイスクやテープドライブ等のデジ
タルデータ記憶装置から供給されるデジタル形状であ
る。電子像信号が元来ビデオソースからアナログ形式で
記録されている場合には、好ましくはバツフア72に送信
する前に公知の方法でアナログ／デジタル変換を行う。
また、前記したように、制御装置24はアンログビデオ信
号を直接受信して制御装置24内でデジタル形式に変換す
るアナログ／デジタル信号変換装置を任意に含むことが
できる。好ましくは、バツフア72は全体像を記憶するフ
ルフレーム像バツフアであるが、像信号の一部を順次受
信するように構成することもでき、このためバツフア72
は像の僅か1,2行のみを保持する小型メモリ装置を有す
ることもできる。

このようにして、制御装置24は電子像信号受信装置を
含み、前記信号を所望すなわち目標ピクセル密度を決め
るグレイスケール基準信号として使用して帰還ループ内
の光学監視ホトダイオード検出器26から送出される観察
密度信号と比較する。

制御装置74の動作はシステムロツク24に関して調整さ
れ、それはなかんずく線型アレイ内の各ホトダイオード
60から光レベルすなわちピクセル密度信号を順次読み取
るタイミングを設定する。検出器26からの光レベル信号
はホトダイオード信号プロセツサ76へ送出されそこでア
ナログ信号がデジタル形式に変換される。また、このA/
D変換は検出器26に内蔵された副装置で行うことができ
る。

プロセツサ76からの密度信号はバツフア72からの基準
信号と共に信号比較器78へ送出され、比較を示す信号を
印字決定論理装置80へ送出する。比較情報に基いて、装
置80は現在の行内の各ピクセルに対する印字指令もしく
は打切信号を与える。印字指令信号は熱入力持続時間決
定論理装置82へ送出され、打切信号はピクセル状態信号
装置84へ送出される。

印字指令を受信すると、論理装置82は内部の探索表を
使用して励起すべき各電極対の励起時間を設定してこの
情報を印字ヘツド信号プロセツサ及び給電源58へ送出し
これらの合金に従つて選定電極を励起する。

ピクセル状態論理装置84の打切信号はどのピクセルが
記録されているか及びさらに熱入力を加える必要のある
ものを追跡する。印字される現在の行内の各ピクセルに
対して打切信号が受信されると、論理装置84はラインイ
ンデクス及びシステムリセツト装置86へ出力信号を与え
る。

リセツト装置86は第１の出力信号90を送出して（図示
せぬ）ステツプモータを起動させ、給紙ローラ51及び52
を駆動させて用紙18を１行だけ増分前進させ次の増ライ
ンの記録準備を行う。信号90はまた（図示せぬ）もう一
つのステップモータを起動させてリボン巻取リールを駆
動させ、新たな定長リボン10を窓84上に供給する。さら
に、リセツト装置86はリセツト信号92を送出して制御装
置の構成要素をリセツトし次行の記録準備を行う。

細長いホトダイオードアレイ60の場合には、個々のホ
トダイオード60の出力や感度が幾分変動することは充分
考えられる。しかしながら、工場における校正により変
動を確認し校正ソフトウエアプログラムの形状の修正係
数を容易に加えてこのような変動を補償することができ
る。同様に、印字ヘツド組立体50内の各電極対の電圧出
力特性の変動を校正測定により決定して、個々の電極の
励起時間を自動調整してアレイの両端間に均一な電圧出
力を生じる補償ソフトウエアプログラムにより修正する
ことができる。

記録装置42を作動させるには、印字判断論理装置80を
起動させて熱記録サイクルを開始する。操作者が（図示
せぬ）起動釦を手動起動させることにより起動が完了す
る。

印字決定論理装置80の起動に応答して、第１行の全ピ
クセルの所望すなわち目標密度を示すグレイスケール基
準信号がバツフア72から論理装置80へ送出される。論理
装置80はこの情報を評価しドツトを記録しないピクセル
エリアに対して、グレイスケール内の最も明るいトーン
を表わすように打切信号がピクセル状態論理装置84へ送
出される。ドツトを印字するピクセルエリアに対する印
字指令信号は論理装置80から熱入力持続時間決定論理装
置82へ送信される。論理装置82は探索表を使用して各電
極対が励起される時間を示す初期熱入力持続時間信号を
出力して用紙18上の対応するピクセルエリアPA内に初期
ドツド36を印字し層16の対応するピクセルエリア部内に
対応する指標マーク40を形成する。

ライン記録サイクル長を最小限とするには、初期ドツ
トは最終ドツトサイズよりも小さいが所望サイズのドツ
トを作るのに必要な連続熱エネルギ印加回数が過剰とな
らないだけの大きさとすることが望ましい。

例えば、論理装置82は最終すなわち所望ドツトサイズ
のおよそ75〜85％である初期ドツト36及び対応する指標
マーク40を形成する初期熱入力時間信号を出力する。こ
れは初期ドツトの各々がそれを形成するピクセルエリア
よりも小さいことを意味する。たとえ基準信号がピクセ
ルエリアを実質的に充満するような高密度ドツトを記録
することを示している場合でも、最初に小さなドツトを
形成して光学的に検出可能な指標マーク40の形成をトリ
ガし、帰還ループに使用してドツトサイズやピクセル密
度の精密な制御を行う。

初期持続時間信号が論理装置82から印字ヘツド信号プ
ロセツサ及び給電源58へ送出され、それは印字ヘツド組
立体50内の電極対の各々をアドレスして指示される初期
時間中そこへ信号電圧V_Sを加える。

選定電極対55及び56はリボン10裏面の指標層16へ電圧
V_Sを印加して抵抗層14の対応する選定部へ発熱電流を流
す。この熱に応答して、選定ピクセルエリアに対応する
層12部分のインクが溶解して用紙18へ転写され選定ピク
セルエリア内に初期ドツト36を形成し、層16の対応する
両ピクセルエリア部内の感熱染料が活性化されてドツト
36に比例する対応する初期指標ドツトすなわちマーク40
を形成する。初期指標ドツト40は溝すなわち窓54を通し
て見ることができ、隣接電極間の層16の対応する各ピク
セルエリア部PAの密度すなわち反射光線レベルがホトダ
イオード26により読み取られる。用紙18上のピクセル密
度を示すこれらの密度信号は信号プロセツサ76へ送診さ
れ、そこからピクセル密度信号指標が比較器78へ送出さ
れ初期ピクセル密度を基準信号バツフア72から送出され
る目標密度信号と比較する。

ホトダイオード出力信号と任意特定種類のリボン10の
背面層16の反射特性との相関はブランクリボン10上のテ
スト読取りを行い最低密度すなわちグレイスケールの最
も明るいピクセルを示す最高反射率に対する基準信号値
を確立して行うことができる。また、印字ヘツドを励起
して初期ドツト36及び対応する指標マーク40を記録する
前に観察窓54と係合する層16上の対応するピクセルエリ
ア部PAのホトセル読取りを自動的に記録装置42に行わせ
ることにより、基準値の設定を記録サイクルに組み込む
ことができる。

前記したように、リボン構造の熱慣性に寄与する残熱
により、印字ヘツド組立体50内の電極対の消勢に続いて
さらにドツト及び指標マークが成長することがある。従
って、電極対の消勢後短時間光検出器の読取りを遅延さ
せて、任意の付加成長をこの読取値に含めることが望ま
しい。

ピクセル密度読取値は比較器78により基準信号と比較
され、両者間の差を示す信号を印字決定論理装置80へ送
出する。初期ドツトサイズは最終ドツトサイズよりも小
さくなるように計算されているため、大部分の差信号は
各ドツトを幾分大きくするのにさらに熱入力が必要であ
ることを示している。しかしながら、熱記録パラメータ
が変動するため、初期熱入力は所望サイズの75〜85％の
ドツトを生成するようにされてはいるが少くともいくつ
かのドツトは所望サイズに達することがある。これらの
ピクセルに対して、印字決定処理装置80はピクセル状態
論理装置84へ打切信号を送出し次の記録サイクル部分中
にこれ以上の熱入力の印加を終止する。

目標すなわち所望密度に達しないピクセルに対して
は、印字決定論理装置80は持続時間決定論理装置82へ印
字指令を送出しそこからさらにドツトを成長させるのに
必要な時間を示す信号を出力する。今の目的はドツトを
初期サイズよりも幾分大きくすることであるため、電極
対の励起持続時間は大きな初期ドツトを記録するのに使
用する時間よりも短くなる。

選定電極対が励起され、熱安定化のための短い遅延後
に、ホトダイオード60は再び層16からの反射光レベルを
読み取つて信号を比較器78へ返送し、これらの読取値を
基準値に対して調べる。再び、印字決定論理装置80はこ
のようにリサイクルし、目標サイズに達したドツトには
打切信号が送出され目標値の密度とするのにさらに熱入
力を必要とするピクセルエリアには印字指令が送出され
る。行中の全ピクセルが目標密度であることをピクセル
状態装置84が示すと、ピクセル状態論理装置84はライン
インデクス及びリセツト装置86をトリガして用紙を１行
だけ増分移動させ、リボン10を前進させ、さまざまな制
御要素がリセツトして次のイメージラインの記録準備を
行う。

このようにして、代表的なライン記録サイクルは観察
窓と係合している層16の対応するピクセルエリア部の反
射光レベルを感知して最低密度ピクセルを示す初期基準
レベルを確立する段階と、グレイスケール基準信号に従
つて選定電極対を励起して目標密度を得るのに必要なも
のよりも小さい初期ドツトを選定ピクセルエリア内に記
録する段階と、遅延後に熱蓄積及び熱慣性によるドツト
の付加成長を行い指標ドツト40が形成されるリボン10裏
面の反射光レベルを感知して初期ドツトの密度を測定す
なわち観察する段階と、観察された密度を目標密度と比
較する段階と、この比較に基いて大きなドツトを目標密
度とするのにこれらのピクセルエリアにさらに加える熱
エネルギの印加を開始し且つ比較により所定の比較値に
達していることを示すピクセルエリアへのこれ以上の熱
エネルギの入力を終止させる段階からなつている。

例えば、監視された密度が目標密度に極めて近い場
合、例えば目標値の92〜98％の範囲である場合、目標密
度に達するのに必要な極めて少量の付加成長を行うよう
にリボンのピクセルエリアへの次ラウンドの熱入力を適
合させるのは非常に困難である。従つて、目標密度と正
確に一致させるのに必要なものよりも大きいドツトを作
る危険を犯すよりは、その特定ピクセルエリアへのそれ
以上の熱エネルギの印加を打切る方が望ましい。

前記工程において、各ピクセルエリア内の所望ドツト
は段階的に形成される。最初に初期ドツトが作られ層16
の対応するピクセルエリア部を測定してグレイスケール
基準信号と比較し、必要な場合には、さらに一つもしく
はいくつかの短い熱エネルギパルスをそのピクセルエリ
アへ順次印加して目標密度とする。帰還により、ドツト
サイズは本装置を単に開ループで作動させる場合よりも
遥かに高度に制御することができ、各ピクセルエリアに
対する熱エネルギの持続時間と相関される。

段階的動作モードの替りに，記録装置42はドツト形成
の帰還監視を行いながら連続給電を行うように構成する
ことができる。この場合、グレイスケール基準信号に従
つて記録されたドツトを有する行内のピクセルエリアPA
に対する電極対は全て同時にオンとされる。指標ドツト
40が生じて成長し続けるとピクセル密度が連続的に監視
されて基準値と比較される。所与のピクセルエリアに対
して所定比較値に達すると、装置は対応する電極対を自
動的に消勢する。段階的にドツド形成サイクルに較べ、
この動作モードにより記録サイクルは幾分短くなるが、
帰還ループによる制御にはリボン10の熱慣性によるドツ
ト及び指標マークの付加成長は考慮していないため、ド
ツトサイクルの制御度はそれほど大きくない。ある量の
付加成長は予想することができ、所定の低い比較値で加
熱素子をオフとしてこの付加ドツト成長を幾分補償する
ことができる。

しかしながら、記録サイクル時間を短縮するという切
迫した要望が無い限り、段階的方法による高精度が望ま
しい。

記録密度42の実施例をライン記録装置として示した
が、印字ヘツド組立体50及び付随する全行よりも狭い光
検出器26を用紙の幅にわたつて前後に移動して像記録を
行う走査モード動作に本装置を修正することも発明の範
囲である。また、１行以上に記録を行つたり全体像を記
録するように印字ヘツド組立体及び光検出器を構成し
て、記録装置の構成要素と感熱記録媒体間の相対運動の
必要性を最少限もしくは解消することができる。

実施例において、指標マーク40の感知や監視は可視光
帯で作動する光電検出器で行われるが、装置を修正し他
の波長で作動する他種の検出器を使用したり、（例えば
光フアイバ等の）他種の構造を含んで記録ピクセル密度
を監視することも本発明の範囲である。

前記熱転写リボン、記録装置及び方法に本発明の精神
及び範囲内である種の修正や変更を行うことができるた
め、前記説明及び添付図に含まれる事柄は全て説明用で
あつてそれに制約されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱転写リボンの形状の本発明を実施した熱転写
記録媒体の立面図、第２図は記録紙と係合するリボンの
前面を示す立面図及びリボンの背面と係合する一対の電
極を有する制御装置の線図、第３図はリボン前面上のイ
ンク層から与えられるインクドツト及びリボン背面上に
形成される指標マークを示す第２図と類似の図、第４図
は第１図のリボンを使用するように構成された熱転写記
録装置の線図、第５図は第４図の記録装置の一要素であ
る印字ヘツド組立体の部分平面図である。参照符号の説明 10……リボン 12……前面層 14……抵抗層 16……背面層 18……像記録紙 20,22,55,56……電極 24……副制御装置 26……光検出器 42……熱転写像記録装置 46……ロール 48……プラテン 50……印字ヘツド組立体 51,52……ラインインデクスローラ 53……支持体 57……スイツチング装置 60……ホトダイオードアレイ 62……対物レンズ 64……照明源 66……ランプ 68……反射板 70……赤外阻止フイルタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一面に熱転写可能なインク層を有し、その
反対面に感熱及び導電指標層を有し、且つ流れる電流に
応答して発熱する抵抗層を有し，前記抵抗層は前記イン
ク層と指標層との間に両層と熱伝導関係に配置され、前
記インク層に熱を加えインク受容紙にインクを転写して
選定ピクセルエリア内にドットを記録し、且つ前記指標
層に熱を加えて記録ドットのサイズに比例する光学的に
検出可能な対応するマークを指標層の対応するピクセル
エリア部内に形成して対応するピクセルエリア部の密度
がドットを記録するピクセルエリアの密度を示すように
し，前記インク層及び指標層は記録ドット及び対応する
マークのサイズがこのようなドットやサイズを形成する
ために加える熱量の増加と共に増大するように構成され
ている熱転写リボンを使用して，各種の密度のピクセル
エリアで表わされる像を前記インク受容紙に記録する熱
転写記録装置において，前記インク受容紙を支持する装置と，インク転写のため，前記熱転写リボンを，そのインク層
が前記受容紙と作動的に係合関係にあるように支持する
装置と，所望像の各ピクセルエリアに対する所望密度を示す像信
号を受信する装置と，前記熱転写リボンの指標層の選定ピクセルエリア部に電
気記録信号を与え前記抵抗層内に発熱電流を生じ各選定
ピクセルエリア内にドットを形成し且前記指標層の対応
する各ピクセルエリア部内に対応するマークを形成する
ように作動し，かつ光学的監視の目的で前記指標層の対
応するピクセルエリア部へのアクセスを妨げないように
配置されている記録信号印加装置と，前記指標層の対応するピクセルエリア部の密度を光学的
に監視して各選定ピクセルエリアの密度を示す密度信号
を出力する光学監視装置と，前記密度信号を前記映像信号と比較して各選定ピクセル
エリアについて密度比較信号を発生する装置と，最初に前記映像信号に応答して前記熱転写リボンの選定
ピクセルエリアに対応する部分に対する初期熱印加を調
整し、各ピクセルエリアに対して所望密度を達成するの
に必要な値より小さい初期サイズを有するドット及び対
応するマークを形成し、その後前記密度比較信号に応答
してその後の熱印加を調整し各選定ピクセルに対して所
定の密度比較値が達成されるまでドット及び対応するマ
ークのサイズを漸増させるよう前記記録信号印加装置を
作動させる装置と，を具備する前記熱転写記録装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記記録
信号印加装置は対応する各ピクセルエリア部に対して前
記指標層と係合するように構成された一対の互いに隔離
して設けられた電極を含む熱転写記録装置。
【請求項３】特許請求の範囲第２項において、各選定ピ
クセルエリアに対する前記記録信号は対応する電極対間
に加えられて一方の電極から指標層を通って抵抗層へ、
抵抗層に沿って前記電極対の他方の電極に対応する位置
へ、次に前記指標層を通って前記他方の電極へ戻る電流
経路を確立する熱転写記録装置。
【請求項４】特許請求の範囲第３項において、各電極対
が前記指標層の対応するピクセルエリア部と，その両端
の境界において係合して、前記指標層のマークがその電
極対の間の前記光学監視装置による検出を妨げない位置
に形成される熱転写記録装置。
【請求項５】特許請求の範囲第４項において、前記各電
極対の両電極は指標層と係合する実質的に等しい表面積
を有し、両電極間の前記抵抗層の対応する部分に実質的
に均一な電流密度を与える熱転写記録装置。
【請求項６】特許請求の範囲第２項において、前記記録
信号により励起される一対の電極間に対応するマークが
形成され，前記光学監視装置は前記対応するマークが形
成される前記指標層の対応するピクセルエリア部の密度
を検出するように構成されている熱転写記録装置。
【請求項７】特許請求の範囲第６項において、前記光学
監視装置は前記指標層の対応する各ピクセルエリア部の
反射光レベルを検出する光検出器を含む熱転写記録装
置。
【請求項８】特許請求の範囲第２項において、前記電極
対は溝を有する支持部材上に支持されており、各電極は
前記溝の中へ延在する自由端をもち、また前記熱転写リ
ボン支持装置は、前記熱転写リボンの少なくとも一部が
前記溝を覆う関係で該熱転写リボンを支持するようにな
っており、それにより前記各電極の自由端が前記熱転写
リボンの前記指標層の前記溝に整合する部分に係合する
ようになっている熱転写記録装置。
【請求項９】一面に熱転写可能インク層を有し、その反
対面に感熱性かつ導電性の指標層を有し、また流れる電
流に応答して発熱する抵抗層を有し，前記抵抗層は前記
インク層と指標層との間に両層と熱伝導関係に配置さ
れ、前記インク層に熱を加えインク受容紙へインクを転
写させて選定ピクセルエリア内にドットを記録し、且つ
前記指標層へ熱を加えて前記指標層の対応するピクセル
エリア内に光学的に検出可能なマークを形成し、該マー
クは記録ドットのサイズに比例し前記対応する各ピクセ
ルエリアの密度がドットを記録する前記ピクセルエリア
の密度を示すようにし、前記インク及び指標層は記録ド
ット及び対応するマークのサイズがこのようなドットや
マークを形成するために加えられる熱量の増加と共に増
大するように構成された熱転写リボンを使用して前記イ
ンク受容紙に各種の密度の像を記録する熱転写記録方法
にして，所望像の各ピクセルエリアに対する所望密度を示す像信
号を入力すること，前記熱転写リボンを，そのインク層が前記受容紙と係合
関係にあるように支持すること，前記熱転写リボンの指標層の選定ピクセルエリアに電気
的記録信号を加えて前記抵抗層内に熱を発生し、所望密
度を達成するのに必要な値よりも小さい初期サイズを有
するドット及び対応するマークを各選定ピクセルエリア
に対して形成すること，対応する各選定ピクセルエリアの密度を光学的に監視し
て所望密度と比較すること，前記比較に基いて，電気的記録信号を加えてさらに熱を
発生し、各選定ピクセルエリアに対する記録ドット及び
対応するマークのサイズを漸増させ、所定の密度比較値
に達したとき前記発熱記録信号の印加を終止させるこ
と，の各工程を含む前記熱転写記録方法。
【請求項１０】特許請求の範囲第９項において、前記電
気的記録信号は一対の互いに隔離した電極を前記指標層
と係合させながら各選定ピクセルエリア部へ加えられ，
その結果一方の電極から前記指標層を通って前記抵抗層
へ、前記抵抗層に沿って前記電極対の他方の電極に対応
する位置へ、次に前記指標層を通って前記他の電極へ電
流が流れるようにする熱転写記録方法。
【請求項１１】特許請求の範囲第10項において、各指標
マークが記録信号を加える電極対間に形成され，前記光
学的監視は前記電極対間の前記ピクセルエリアの反射光
レベルを感知することによりなされる熱転写記録方法。